Полікристалічні модулі. Які сонячні батареї вибрати, монокристалічні чи полікристалічні? Що таке полікристалічна батарея

Для освітлення будинку, саду, альтанки або заряджання електричних приладівможна використовувати сонячну енергію. Сонячні батареї широко використовуються в побутових та промислових цілях. Для серйозніших цілей споруджують сонячні станції, вони здатні забезпечити енергією великі об'єкти. Ця технологія використовується на землі, на воді і навіть у космосі.

Влаштування сонячних пластин нескладне і складається з корпусу, фотоелемента та проводів.Фотоелемент найчастіше виготовляють із кремнію. Під впливом сонячного світла електроди рухаються, і енергія, що виділяється, через підключені з обох сторін проводи надходить до приєднаного приладу або акумулятора. Кремній використовується як у монокристалічних, так і полікристалічних пластинах.

Зовнішній вигляд монокристалічної пластини нагадує квадрат, але має заокруглені кути.

Така форма виходить при вирощуванні монокристалів. Поверхня батареї однорідна і має насичений синій колір. За рахунок однорідності пластини досягається дуже високий ККД, оскільки сонячна енергія не розсіюється, а промені поступово висвітлюють всю поверхню. Потрапляючи на поверхню батарей, вони проходять через перехід у напівпровідникових пластинах великої площі.

Монокристалічні батареї кращі за полікристалічні, оскільки набагато ефективніші і мають ряд позитивних моментів:

1. Монобатареї можна кріпити на нерівну поверхню, вони гнучкі та при хвильовому розміщенні не псуються і не втрачають своїх властивостей.
2. Гнучкі сонячні батареї перевершили полікристалічні та за ефективністю роботи в негоду, монокристалічні моделі можуть працювати і в тіні.
3. Для зими також найкраще підійдуть монокристалічні панелі, вони можуть витримати мінусову температуру.

До мінусу з монокристалами можна віднести ціну, вона буде приблизно на 10% вище за ціну батареї на полікристалах.

Головне при покупці – ретельно оглянути панель. Вона не повинна мати пошкоджень, подряпин чи сколів.

Полікристали та застосування сонячних батарей

Монокристалічні пластини вдосконалені та перевершують полікристали.Через гнучку будову їх можна розміщувати на покрівлі будинку або альтанки.

Читайте також: Виготовляємо сонячну панель із світлодіодів.

Полікристалічні елементихороші для вуличної станції,так як їх встановлюють лише на рівну поверхню, для них необхідно доглянути окреме місцена садовій ділянці. При розміщенні в альтанці не допускається скління панелей, оскільки від цього відбувається зниження ККД. Коефіцієнт корисної дії у панелей, що серійно випускаються, становить приблизно 18%, що нижче монокристалічних. Полікристалічні пластини зазнають втрат ККД в основному через неоднорідність поверхні.

Гнучку монокристалічну пластину зручно

Порівняння монокристалічних та

Отже, яка сонячна батарея краще - монокристалічна чи полікристалічна? Щоб відповісти на це питання, потрібно спочатку розібратися, а чим вони відрізняються?

На фото нижче представлені два основні типи:

Перше, що впадає у вічі, це зовнішній вигляд.У монокристалічних елементів кути округлені та поверхня однорідна. Закруглені кути пов'язані з тим, що при виробництві моно кристалічного кремніюодержують циліндричні заготовки. Однорідність кольору та структури монокристалічних елементів пов'язана з тим, що це один вирощений кристал кремнію, а кристалічна структура є однорідною.

У свою чергу полікристалічні елементи мають квадратну форму через те, що при виробництві отримують прямокутні заготовки. Неоднорідність кольору та структури полікристалічних елементів пов'язана з тим, що вони складаються з великої кількостірізнорідних кристалів кремнію, а також включають незначну кількість домішок.

Друга і напевно головна відмінність – це ефективність перетворення сонячної енергії. Монокристалічні елементи та відповідно панелі на їх основі мають на сьогоднішній день найвищу ефективність- до 22% серед серійно випускаються і до 38% у тих, що використовуються в космічній галузі. Монокристалічний кремній виробляється з сировини високого ступеня очищення (99,999%).

Полікристалічні елементи, що серійно випускаються, мають ефективність до 18%. Нижча ефективність пов'язана з тим, що при виробництві полікристалічного кремнію використовують не тільки первинний кремній високого ступеня очищення, а й вторинну сировину (наприклад, перероблені сонячні панелі або відходи кремнієві металургійної промисловості). Це призводить до появи різних дефектіву полікристалічних елементах, таких як межі кристалів, мікродефекти, домішки вуглецю та кисню.

Ефективність елементів зрештою відповідає за фізичний розмір сонячних панелей. Чим вища ефективність, тим менше буде площа панелі за однакової потужності.

Третя відмінність – це ціна сонячної батареї. Звичайно, ціна батареї з монокристалічних елементів трохи вища з розрахунку на одиницю потужності. Це пов'язано з більш дорогим процесом виробництва та застосуванням кремнію високого ступеня очищення. Однак ця відмінність незначна і становить у середньому близько 10%.

Отже, перерахуємо основні відмінності монокристалічних та полікристалічних сонячних батарей:

Зовнішній вигляд. Ефективність. Ціна.

Як видно з цього переліку, для сонячної електростанціїне має жодного значення, яка сонячна панель використовуватиметься у її складі. Головні параметри – напруга та потужність сонячної панелі не залежать від типу застосовуваних елементів і найчастіше можна знайти у продажу панелі обох типів однакової потужності. Тож остаточний вибір залишається за покупцем. І якщо його не бентежить неоднорідний колір елементів і трохи велика площа, То ймовірно він вибере дешевші полікристалічні сонячні панелі. Якщо ці параметри мають для нього значення, то очевидним вибором буде трохи дорожча монокристалічна сонячна панель.

У висновку хочеться відзначити, що за даними Європейської асоціації EPIA в 2010 році виробництво сонячних батарей за типом кремнію, що застосовується в них, розподілилося наступним чином:

1. полікристалічні - 52,9%

2. монокристалічні - 33,2%

3. аморфні та ін. - 13,9%

Т. е. Полікристалічні сонячні батареї за обсягом виробництва займають лідируючі позиції у світі.

У статті розглянуто практичне використаннямоно та полікристалів кремнію при випуску різних типівсучасних сонячних батарей, а також відмінності цих існуючих типів сонячних модулів.

Безліч людей на землі дотепер багато в чому залежать від таких джерел енергії як газ, дрова, мазут, гас та ін. Відсутність доступу до електричної енергії, у цій частині людства – суттєво уповільнює їх економічний розвиток, а також веде в більшості випадків до завдання більшої шкоди навколишньому середовищі. Тому, впровадження в їхнє життя альтернативних джереленергії, таких як вітер, енергія сонячного випромінювання, енергія водної стихії– для них вигідно, як з екологічної, так і з моральної та економічної, точок зору.

Невідновлювані джерела енергії в перспективі розвитку людства, мабуть, підуть з енергетичної арени його забезпечення, а їх місце займуть такі, наприклад, як вітер, вода і енергія сонця. Саме про енергію сонячного випромінювання та можливість її використання людиною, ми і поговоримо з вами сьогодні в нашій статті.

Що являють собою монокристалічні та полікристалічні фотоелектричні модулі?

В даний час з усіх типів сонячних батарей найбільше поширення серед населення отримали сонячні панелі: монокристалічні та полікристалічні, останні з яких часто також називають «мультикристалічними сонячними панелями».

Конструктивно монокристалічна панель складається з десятків силіконових , зібраних в єдину панель. Дані фотоелектричні елементи змонтовані в склопластиковий, надійний і довговічний корпус, що дає гарний захистцим фотомодулям, як від пилу, і від атмосферної вологості.

Така панельна конструкціясонячних батарей дозволяє експлуатувати їх у різноманітних умовах як на морі, так і на суші. Перетворення сонячної світлової енергії в сонячних батареях на енергію електричну відбувається за рахунок фотоелектричного ефекту перетворення енергії в самих фотомодулях сонячної панелі.

Матеріалом для виготовлення монокристалічних сонячних панелей є понад чистий кремній, що використовується також для виробництва напівпровідникових приладів в радіоелектроніці, і добре освоєний. сучасною промисловістю. Стрижні кремнієвого монокристала, повільно ростуть» і витягуються з кремнієвого розплаву, а далі розрізаються на частини, з їх товщиною 0,2-0,4 мм і вже використовуються після їх подальшої обробки, для виготовлення фотоелектричних елементів, що входять до складу сонячних панелей.

Практика використання сучасних сонячних панелей показала, що вже протягом багатьох років одними з найбільш популярних і затребуваних у світі є сонячні монокристалічні панелі. ККД монокристалічнихпанелей становить приблизно 15-17%.

Коли відбувається повільне охолодження кремнієвого розплаву, то з нього виходить полікристалічний кремній, що використовується для виготовлення полікристалічних сонячних панелей У цьому випадку операція витягування кристалів кремнію з розплаву повністю опускається, а процес менш трудомісткий, ніж при виготовленні монокристалічного кремнію, а відповідно і такі сонячні батареї дешевше. Але все-таки, суттєвим недоліком полікристалічного кремнію є те, що він має області із зернистими кордонами, які трохи погіршують його якість.

Рамка полікристалічних сонячних батарей (модулів) виготовляється з алюмінію та покривається спеціальним антикорозійним складом, що має чорний колір. Висока якістьі довговічність такої конструкції, тут досягається шляхом надійного закріплення плівки на зворотній сторонікожної рамки та її щільної герметизації по краях. Всі елементи полікристалічної панелі сонячної батареї покриваються спеціальним ламінатом, який стійкий як до перепадів температур, так і до снігу та дощу.

Щоб відповісти на запитання, що ж краще - "моно" або "полі" кристали, а відповідно і типи сонячних батарей, необхідно попередньо розібратися в їх відмінностях і схожості.

Основні відмінності «моно» та «полі» кристалічних типів сонячних батарей.

1. Основна та головна відмінність цих двох типів сонячних батарей полягає в їх ефективності перетворення сонячної енергії на електричну. Сьогоднішні монокристалічні панелі при їх серійному виробництві – мають ефективність перетворення сонячної енергії максимум до 22%, а використовувані в космічних технологіях – навіть до 38%. Це пов'язано з чистотою сировини монокристалів кремнію, яка в таких батареях досягає майже 100%.

У серійно випускаються полікристалічних панелей– ефективність перетворення сонячної енергії на електричну, набагато менше, ніж у монокристалічних панелей, І складає по максимуму - 18%. Такі низькі показники ефективності у даного типубатарей пов'язані з тим, що їх виготовлення, використовується як чистий первинний кремній, а й сировину з перероблених сонячних батарей та ін. різних типівбатарей – їх розмір буде меншим.

2. Щодо зовнішнього вигляду- Зазначимо наступне. У монокристалічних елементів сонячних панелей – кути заокруглені, а поверхня однорідна. Округленість їх форм пов'язана тут із тим, що монокристалічний кремній, при його виробництві отримують у циліндричних заготівлях. Полікристалічні елементи сонячних модулів мають квадратну форму, оскільки їх заготовки при виробництві квадратної форми. За своєю структурою – колір полікристалів неоднорідний, бо склад полікристалічного кремнію також неоднорідний і включає безліч різнорідного кристалічного кремнію, а також у незначній кількості і домішки.

3. Щодо цінової політикисонячних модулів, то сонячні батареї з монокристалічного кремнію трохи дорожче (приблизно на 10%), ніж ціна сонячних батарей із полікристалічного кремнію – якщо брати, звичайно ж, у перерахунку на одиницю їхньої потужності. Як, напевно, ви вже зрозуміли, велика ціна монокристалічних сонячних батарей, в першу чергу, пов'язана з більш дорогим процесом виготовлення та очищення вихідного монокристалічного кремнію.

Висновок.

Підсумовуючи невеликий підсумок сказаного, можна припустити, що основні параметри за якими ми підбираємо собі сонячні батареї для нашої сонячної електростанції, наприклад, заміського будинку– від типу застосовуваних у яких фотоелектричних елементів, не залежать. Якщо ми хочемо більше економний варіантвиконання, то наш вибір впаде на полікристалічні сонячні модулі – які за тієї ж потужності будуть трохи більше за площею, ніж модулі монокристалічні, але зате трохи їх дешевші. Колір самої поверхні сонячних панелей, ролі взагалі ніякої не грає при їх виборі, врахуйте це!

Скажімо ще кілька слів щодо використання сонячних батарей у світі за їхніми типами. На першому місці тут з обсягом ринку продажів у 52,9% коштують дешевші, полікристалічні сонячні панелі. Друге місце по праву щодо продажів належить панелям з монокристалічного кремнію, яких на ринку приблизно 33,2%. Третє ж місце з продажу – за аморфними та іншими сонячними батареями, з їх співвідношенням до спільного ринку продажів 13,9% (їх ми у статті не розглядали).

Ви вже прийняли для себе рішення про покупку сонячної електростанції, але не впевнені, що краще моно або полікристал? У цій статті ми розберемо всі плюси та мінуси технологій.

Полікристалічні сонячні панелі. Міфи та помилки

Звичайно, кожен продавець та виробник зацікавлений продати саме свій товар, а тому щодо деяких технологій на ринку сформувалися стійкі помилки. Технологія полікристалічного кремнію не є винятком і має характерні відмінностівід монокристалічного, чистого кремнію Звідси багато особливостей полі – батарей частіше інтерпретуються як переваги. Але чи це так? Ось деякі твердження продавців, які продають сонячні панелі:

• «Полікристалічний кремній краще працює у похмуру погоду!»
• «Ресурс роботи полі-модулів такий самий як у монокристала.»
• «Полікристалічні сонячні батареї дешевші, а отже доступніші»

Варто зауважити, що перше твердження саме собою говорить про те, що Ви спілкуєтеся не з професіоналом. Кремнієві сонячні батареї у похмуру погоду мають практично однакові показники, які не залежать від технології. Такою якістю, як ефективна роботапри низькій інсоляції можуть пишатися не кремнієві, аморфні сонячні батареї, сумарна ефективність яких коливається близько 6-9%.

Poli - елементи дійсно трохи дешевші, тому що процес виробництва їх не трудомісткий і швидкий. Але враховуючи той факт, що ефективність їх на 15-25% нижча, для досягнення вироблення порівнянної з MONO - технологією площа виробів має бути більшою. А значить вищі витрати на виріб (скло, коробка, корпус) та транспортні витрати. Вище стають і витрати на монтаж виробів, витрати на кріпильні елементи та комутацію. Що буде дешевшим для Вас - рахуйте самі, але первісна ціна виробів це ще не сонячна електростанція.

Ресурс роботи їх також перебільшений. Полі – кристали сонячних елементівзнижують ефективність значно більш короткий період, порівняно з «чистим кремнієм».

Розберемо тепер помилки, що стосуються mono-кристалічних сонячних елементів.

Сонячні батареї для будинку – найвищої ефективності!

Незаперечні переваги монокристалічних сонячних батарей. Але незначні коливання у ціні сприймаються кінцевим покупцем який завжди правильно. Сонячні батареї для дому, типу mono, дійсно трохи дорожче і не зустрічається у всіх виробників і продавців.

Панелі з монокристалічного кремнію мають ряд переваг:

• Більш компактні габаритні розмірина Ватт вироблюваної потужності;
• Тривалий ресурс експлуатації з мінімальною втратою ефективності кристала (трохи більше 20%, за 25 років);
• Найвищу ефективність перетворення енергії (з сонячної на електричну).

Хіба цього недостатньо, щоб зробити вибір у бік більш досконалої та ефективної технології?

Сонячна енергія відноситься до відновлюваних джерел енергії, так само як вода та вітер. Зараз більшість людей залежить від таких джерел енергії як газ, нафта, мазут, вугілля, дрова. Впровадження альтернативних джерел енергії вигідно з екологічної та економічної точки зору. Їх використання дає людині автономність і є правильним рішеннямз етичного погляду.

Сонячні панелі можуть бути на основі полі-або монокристалічного кремнію. Незважаючи на однаковий принцип роботи, різниця між ними в умовах експлуатації та ККД є суттєвою. Популярністю користуються обидва типи осередків.

Монокристалічні панелі

Відрізнити монокристалічні сонячні батареї характерною формоюокремих осередків – квадрат зі зрізаними кутами та однорідною поверхнею. Це пов'язано з особливостями виробництва та кристалічною решіткою кремнію. Вирощений окремий кристал має циліндричну формуа після нарізки на тонкі пластини товщиною 0,2-0,4 мм виходить характерна псевдоквадратна форма. Сам процес протікає у вакуумних ростових печах, завдяки чому стає можливим досягти чистоти матеріалу 99,99%. Тому монокристалічні сонячні панелі мають вищий ККД, ніж у полікристалів.

Використання круглих пластин неефективне через втрати корисної площіа якщо обрізати до правильного прямокутника, тоді вийде багато відходів і значно зросте вартість всієї сонячної панелі. Тому для монокристалічних елементів було прийнято спеціальну форму усіченого у вершинах квадрата. Окремі елементизбираються в цілу батарею і полягають у надійній пластиковій оболонці, після чого їх можна використовувати в будь-яких погодних та кліматичних умовах.

Плюси монокристалічних елементів

Високий ККД, близько 15-20% сонячної енергії може бути перетворено на електричну;
Ефективно працюють за негативних температур;
Ефект старіння у цих елементів протікає негаразд помітно, загалом цей показник становить близько 20% на 25 років терміну служби;
Займають меншу площу за однакової електричної віддачі;

Полікристалічні панелі

Технологія отримання полікристалічних сонячних панелей трохи простіша. Місткість з розплавом кремнію плавно охолоджують до повного затвердіння, після чого виходить прямокутна заготовка, що складається з полікристалічного кремнію. Чистота та однорідність такого матеріалу буде нижчою. Як сировина часто використовуються вже перероблені сонячні батареї. Тепер їх можна нарізати на тонкі, менше ніж 1 мм пластини правильної прямокутної форми. Такі осередки легко відрізнити за неоднорідною структурою поверхні, пов'язаною з особливостями будови кристалічних ґраткремнію.

Отримані полікристали підрізаються до потрібного розміру, а потім приклеюються на спеціальну основу. Рамка для кріплення виготовляється з алюмінію та забарвлюється у чорний колір. Після цього полікристалічні сонячні панелі встановлюються на рамку і герметизуються. Зовнішня поверхня покривається шаром, що ламінує, який захищає від дощу, холоду і механічних пошкоджень. Від якості виконаної операції залежатиме термін служби та ефективність сонячної панелі.

Плюси полікристалічних сонячних модулів

Недороге та технологічне виробництво забезпечує низьку цінуготовим виробам;
Добре вловлюють розсіяний сонячне світлочерез свою нерівної поверхні, Ефективні в похмуру погоду;
Більше вибір розмірів та форм готових панелейЗа своїми властивостями вони вже дуже близько підійшли до виробів з монокристалу.

Недоліки панелей з моно та полікристалів

Незважаючи на відмінності у виготовленні елементів сонячних панелей, для них будуть характерні загальні недоліки, пов'язані з властивостями кремнію та особливостями виробництва.

Окремі елементи з моно та полікристалів дуже крихкі. Невелика товщина робочого шару вимагає для них міцної підкладки та рівної основи. Тріщини на поверхні фотоосередку призводять до повного виходу з ладу.
Низька ефективність перетворення сонячної енергії. Для кращих зразків, що застосовуються в космічних технологіях, ККД може досягати 38%. Звичайні панелі мають ккд не більше 22% для монокристалічних елементів та 15-18% для полікристалів.
Залежність кількості сонячних днівв році. Це джерело енергії буде ефективним лише в регіонах, де кількість сонячних днів значно перевищуватиме кількість похмурих. Необхідно також враховувати широту їхнього розташування та клімат.

Моно і полі елементи мають ефект старіння. Для моноосередку падіння ефективності за термін служби у 25 років становить 20%, то для поліпадіння може досягати 30% і вище. Таким чином, навіть такий надійне джерелоенергії у вигляді сонячних батарей має обмежений термін експлуатації та може вимагати оновлення.
Для будь-якого типу сонячних модулів необхідна спеціальна електростанція, яка перетворює та стабілізує вихідну напругу. Для створення автономної системиабо системи « розумний будинок» потрібно встановити акумулятор і включити їх у спільну мережу.
Ціна на сонячні фотоелементи все ще залишається досить високою порівняно з традиційними джерелами енергії. При цьому полікристалічні сонячні батареї коштують трохи дешевше за свої аналоги з монокристалів.
Сучасні сонячні батареї все частіше знаходять застосування у побуті. Завдяки їм стає можливим забезпечувати енергією віддалені об'єкти зв'язку, автономні об'єкти сільському господарствіта промисловості. З їх допомогою здійснюється освітлення парків та доріг, працюють світлофори на пішохідних переходах, заряджаються різні гаджети та пристрої у місцях, де відсутня електрика.