Полікристалічний кремній сонячних батарей. Монокристалічні чи полікристалічні сонячні модулі: Які краще вибрати? Що таке монокристалічні модулі

Ви вже прийняли для себе рішення про покупку сонячної електростанції, але не впевнені що краще моно чи 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 елементів знижують ефективність значно коротший 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?

Отже, моно-або полікристалічний сонячний модуль – що краще? Розглянемо питання порядку.

Що таке монокристалічна сонячна батарея?

Монокристалічна сонячна батарея є зрізом з єдиного кристала кремнію, повністю однорідного і монолітного. Цей вид конструкції демонструє максимальну ефективність і значно перевершує всі аналоги за характеристиками, стабільністю та довговічністю.

Зовнішньо їх легко відрізнити від альтернативних конструкцій - панелі мають чорний колір і по всій площі оснащені металевими пластинками, розташованими в вузлових точках решітки. Монокристалічні елементи мають зрізані кути, оскільки виготовлені із заготівлі. циліндричної форми. Якщо не встановлювати захисні елементи, між окремими панелями накопичуватиметься пил, потраплятиме та замерзатиме вода, що призведе до руйнування модуля.

Виготовлення

Головне, чим відрізняються монокристали від полікристалів - це складність у виготовленні. Монокристал довго вирощується і вимагає для цього створення певних умов.

• Використовується невеликий шматочок чистого кремнію, який поміщають у розплав.
• Він стає основою для кристала, який починає рости, збільшуватись у розмірах.
• Коли його величина досягає заданих параметрів, зупиняють процес, а отриманий циліндр нарізають на тонкі пластинки. Це і є заготівлі для монокристалічних сонячних панелей.
• Потім їх шліфують, наносять захисне покриття та встановлюють контактні провідники.
• Останній етап - складання окремих фотоелектричних елементів у сонячні модулі із заданими параметрами.

Переваги

До переваг монокристалічних панелей слід віднести:

• ефективність, що перевищує показники решти видів сонячних панелей. Вона досягається за рахунок структурованості кремнію, що дозволяє досягти
• мала площа панелей порівняно з іншими конструкціями
• довговічність монокристалічних панелей становить до 25 років, що не здатні продемонструвати альтернативні різновиди
• здатність працювати в умовах низьких температур
• панелі демонструють досить високу продуктивність навіть за умов слабкого освітлення

Переваги, які показують сонячні монокристалічні панелі перед іншими конструкціями, значною мірою нівелюються їх негативними якостями.

Недоліки

До недоліків монокристалічних модулів відносять:

• висока вартість. Процес виробництва займає багато часу, що вимагає створення специфічних умов зростання кристалів. Крім того, доводиться підтримувати ці умови у незмінному стані протягом тривалого часу. Це підвищує собівартість кінцевої продукції, і знизити її виробникам поки що не вдається
• чутливість панелей до появи забруднень, затінення частини поверхні. Це негативно впливає на продуктивність усієї збірки модулів, але може бути усунуто установкою . Вони вирівнюють режим роботи всіх модулів, але ще більше збільшують сумарну вартість сонячних батарей.

Основним недоліком, що обмежує використання монокристалів, є надмірно висока ціна . Користувачі, підрахувавши суму вкладень, віддають перевагу більш дешевим полікристалам.

Вартість

Ціна монокристалічних малої потужностімало відрізняється від полікристалічних зразків. Наприклад, 30-ватний модуль коштує 2100 руб. проти 1700 руб. для полікристалічної панелітієї ж потужності.

Однак, зі збільшенням продуктивності та розміру панелі різниця у вартості помітно збільшується. З огляду на необхідність купувати кілька панелей, цінова перевага полікристалів зростає. При цьому перевага монокристалів за всіма позиціями ніким не заперечується, єдиним критерієм стає ціновий фактор.

Що таке полікристалічна батарея

Полікристалічні сонячні батареї виготовляються за іншою технологією. Вона значно простіше, що робить методику кращою як для виробників, так і користувачів. Дещо спрощено, технологічний процесскладається з кількох етапів:

• нагрівання кремнію до точки плавлення
• розлив отриманого розплаву за формами
• нарізка застиглих брикетів на тонкі платівки.
• шліфування, нанесення струмопровідних доріжок
• нанесення шару захисту

Відсутність тривалого процесуприродного вирощування кристала значно прискорює та спрощує процес виготовлення, але якість панелей виходить набагато нижчою. Вся площа фотоелемента поділена на найдрібніші частинки. орієнтовані на різні сторони. Від цього процес утворення електронів при попаданні фотонів світла стає менш інтенсивним.

ККД, який здатні продемонструвати полікристалічні панелі, не перевищує 12-18%, що помітно нижче за показник монокристалічних компонентів.

Відрізнити зовні монокристал або полікристал є базовим компонентом, дуже легко. Якщо перший має чорний колір, то модулі другого типу синіі не оснащені жодними додатковими елементамина лицьової поверхні. Залежно від виробника та особливостей технології відтінок може бути світлішим або темнішим, але він завжди синій.

Переваги

Якщо виникає питання – монокристалічні та полікристалічні сонячні модулі, що краще – треба детально розглянути їхні переваги. Перевагами полікристалів вважають:

• швидший і економічний спосібвиготовлення
• відставання за всіма параметрами від монокристалів не надто значне
• вартість полікристалічних модулів приблизно на 20% нижча, що при купівлі великих партій створює велику економію

Необхідно враховувати, що деякі виробники (наприклад, один з лідерів світового ринку компанії Trina Solar) вищі показники демонструють полікристалічні. Вони перевершують монокристали на 2,6% за продуктивністю, хоча за іншими параметрами приблизно рівні. Однак у інших виробників такої першості не спостерігається.

Недоліки

До недоліків полікристалічних панелей прийнято відносити:

• ККД цих конструкцій складає всього 12-18%
• рівень продуктивності нижче
• довговічність полікристалів приблизно така ж, але згодом показник продуктивності помітно падає
• розмір панелей на 20% більше, ніж у монокристалічних модулів тієї ж продуктивності. Це грає важливу рольпри необхідності розмістити їх в умовах обмеженого простору – на даху чи іншій поверхні

Необхідно враховувати, що недоліки полікристалічних панелей не є настільки суттєвими, щоб користувачі в масовому порядку відмовилися від їх застосування. Навпаки, попит на ці конструкції набагато вищийніж на всі альтернативні різновиди. Він викликаний оптимальним на сьогоднішній день співвідношенням вартості та параметрів модулів.

Вартість

Ціни на полікристалічні сонячні батареї приблизно на 10-15% нижчі, ніж на монокристалічні модулі. Це дозволяє отримати помітну економіюпри створенні повнофункціональної СЕС із набором приладів та великою кількістю панелей.

Враховуючи, що довговічність полікристалічних сонячних батарей становить близько 30 років (хоча достовірної статистики щодо цього поки ніхто не зібрав), загальний порядокцін сприяє однозначному вибору цих різновидів. Крім того, періодично панелі доводиться змінювати, і в цьому питанні доступніша вартість визначає вибір користувачів. 100-ватна панель коштує близько 6000 руб, а 300-ватна - близько 18000 руб. Порядок цін залежить від виробника, у деяких компаній цінові запити набагато вищі.

У чому різниця?

Отже, якщо є монокристалічна та полікристалічна сонячна панель, різниця між ними знаходиться в площині собівартості та ефективності. Виготовлення монокристалів коштує дорого і вимагає великої кількостічасу. Інший тип панелей виробляється набагато швидше, що робить собівартість набагато нижчою. Відповідним чином відрізняються технічні характеристикимодулів.

Розглядаючи полікристалічні або монокристалічні сонячні батареї, слід враховувати ці фактори та брати до уваги умови експлуатації модулів. Монокристали не переносять забруднення лицьової поверхні, тоді як полікристали до цього стійкіші. Порівняння цих видів проводилося в лабораторних умов, які практично організувати неможливо.

Які модулі вибрати?

Вибір оптимального варіанта треба проводити за поєднанням вартості, якості та технічних показників. Керуватися лише конструкцією – неправильно, такий підхід може стати причиною нераціональної витрати грошей. Треба зробити потреби будинку в електроенергії, додати необхідний запас на непередбачені ситуаціїта на падіння продуктивності зі збільшенням терміну служби.

Сонячні батареї в останні десять років перейшли з розряду ноу-хау та дорогої розробки з низькою ефективністю в прикладні та популярні сфери. Їх можна використовувати для підзарядки гаджетів у поході, а також застосовувати в ролі основного або резервного джерелахарчування для побутових приміщеньі не тільки. Крім того, деякі інженерні рішенняможуть здатися незвичайними, наприклад, використання додаткового джерела енергії на транспортних засобах.

Елемент, який отримує електричну енергіюпрямо від сонця у достатній кількості, не здатний давати її постійно. Її потрібно запасати в акумуляторах, щоб можна було використовувати в будь-який час.

Сонячні панелі влаштовані за простою схемою, куди входять напівпровідниковий фотоелемент із кремнію, сполучні дроти та корпус. Промені світла впливають на вільні електрони фотоелемента, змушують їх рухатися. При цьому струм, що утворюється, по проводах надходить до навантаження. Замість навантаження в ланцюг панелі може бути включений акумулятор, який забезпечує електричною енергією споживачі в нічний час доби, коли погодним умовамінтенсивність денного висвітлення мала.

Влаштування сонячні панелі

Як монокристалічний модуль, так і комірка на основі полікристалів у своєму пристрої використовують напівпровідникові пластини з кремнію. Пластина монокристалічної панеліскладається з одного напівпровідникового кремнієвого кристала, а полікристалічна панель використовує структуру з множини кристалів.

Конструкція та застосування

По пристрої всі сонячні перетворювачі поділяють на монокристалічні та полікристалічні. Від конструктивного виконаннякожній панелі залежить її ефективність та вартість. Світові виробники цих пристроїв використовують як робоче тіло кремній, телурид кадмію та сполуки на основі міді, індія, галію, селену. Останніми досягненнями у цій галузі вважаються батареї, робочим матеріалом яких є арсенід галію.

Вітчизняна промисловість для виробництва сонячних генераторів використовує переважно кремнієві напівпровідникові пластини. Готові модулі, призначені для вироблення електричного струмуоб'єднують своєю конструкцією набір осередків. Плоскі панелі встановлюють на спеціальні стелажі з поворотними пристроями, за допомогою яких протягом дня встановлюється максимально можливий кутпадіння сонячних променів на напівпровідник. Дешевим, але менш ефективним варіантомє використання нерухомих конструкцій, налаштованих певний постійний кут.

Важливим елементом будь-якого сонячного збирання є акумулятори, які накопичують електричну енергію для використання її вночі або в мало освітлений час доби. Далі вона з акумуляторів надходить безпосередньо в навантаження або спочатку на інвертор 12 (24) - 220 В, а потім до споживача, залежно від його типу.

Думка експерта

Олексій Бартош

Фахівець з ремонту, обслуговування електроустаткування та промислової електроніки.

Генерувати сонячну енергію вигідно там, де року багато яскравих днів. Більшість регіонів РФ малопридатні для використання лише енергії сонця. Сонячні генератори найчастіше застосовуються лише як додаткові пристрої енергопостачання.

Що таке монокристалічна сонячна батарея

Ми вже згадали про те, що панелі бувають двох типів: полі- та монокристалічні. Для початку розглянемо монокристалічний елемент – він дорожчий, але потужніший.

Особливості

Для такої батареї вирощується спеціальний монокристал кремнію за способом Чохральського. Цей матеріал коштує дорожче, ніж полікристалічна пластина, але через своє високої якостімонокристалічний модуль має більший ККД. Монокристалічні сонячні панелі, зібрані з окремих кремнієвих осередків, мають ефективність роботи, яка дорівнює приблизно 20-22%.

Промені світла, потрапляючи на поверхню монокристалу кремнію, призводять вільні електрони до спрямованого руху. З обох боків кристала до нього приєднані дроти, що йдуть до споживача.

ККД такої пластини досить високий, тому що в ній промені сонця не розсіюються, а рівномірно розподіляються по всій поверхні кристала. Площа р-п переходуу пластині велика, за рахунок чого електрони проникають з однієї частини напівпровідника до іншої безперешкодно.

Вартість

Технологія вирощування монокристалів напівпровідника великих розмірівдосить трудомістка, через що ціна такої батареї завжди вища, ніж аналогічного виробу на основі полікристалів. Різниця у вартості пристроїв – 10%, що є головним недоліком монокристалічної батареї.

Ціна монокристалічної панелі потужністю 150 Вт дорівнює 5400 руб., А така ж за конструкцією батарея потужністю 200 Вт коштує 11700 руб. Набагато дорожче за пристрій потужністю 230 Вт і 300 Вт

Що таке полікристалічна батарея

Якщо основний елемент монокристалічної батареї – це штучно вирощений монокристал великих розмірів, інший вид світлоприймачів має напівпровідниковий елемент полікристалічної структури.

Вважається, що для споживання енергії Сонця оптимальним варіантомє полікристалічні сонячні батареї. Вони дешевші за свій монокристалічний аналог, оскільки для виробництва використовують обрізки, що залишилися після монокристалічних елементів. Кремній при виготовленні робочого елемента полікристалічної панелі просто охолоджується з гарячого розплаву, що не потребує високих витрат та складних технологій.

за зовнішньому виглядуполікристал кремнію відрізняється від монокристалу неоднорідністю колірної гами, що відливає блакитним і світло-синім кольором. Безперервне вдосконалення технології виробництва наближає за якістю полікристалічні батареїдо збирання на монокристалах.

Особливості

Крім нижчої вартості, полікристалічні модулі відрізняються від монокристалів тим, що зниження їх потужності зі збільшенням експлуатаційного періоду відбувається значніше повільніше.

Дуже важливо і те, що при нагріванні напівпровідникового елемента полікристалічного типу він не так сильно знижує свої робочі якості, як монокристали.

Вартість

Полікристалічні сонячні елементи виробника SilaSolar потужністю 50 Вт і напругою 12 В на момент написання статті коштують 2790 руб. Така ж з пристрою батарея цього ж виробника, але на 100 Вт, має ціну 4200 руб.

Порівняння полікристалічної та монокристалічної сонячних батарей

Коли споживач робить вибір між різними за конструкцією світловими модулями, він намагається дати відповідь на питання: , полі чи моно? При цьому необхідно враховувати результати тестування пристроїв, що проводяться незалежними компаніями.

Наведемо основні результати тестів на відміну від цих світлових модулів:

• зниження номінальної потужності зі збільшенням терміну експлуатації у моно модуліввідбувається швидше (у полікристалічного елемента за перший рік роботи
• потужність знижується на 2%, а у монокристалічного – на 3%);
• ціна полікристалічного модуля нижча за вартість монокристалічного такої ж потужності приблизно на 10%;
  сумарна електроенергія монокристалічного модуля, що виробляється, на 30% вище, ніж полікристалічного при рівній площі.

З наведених даних можна дійти невтішного висновку, що, перші дешевше і менш примхливі, а другі потужнішими, але вибагливішими. Вибираючи полікристалічні або монокристалічні кремнієві сонячні батареї, вирішуйте виходячи зі своїх фінансових можливостей обслуговувати та оновлювати модулі, та зробіть вибір між довговічністю та потужністю. До того ж якісно виготовлений полікристалічний модульнабагато дешевше. Остаточний вибір залишається за покупцем.

Встановлення сонячної панелі

Для більш ефективного використання батареї потрібно обов'язково враховувати наступні факториїї встановлення:

• розташування пристрою не повинно протягом дня закриватися тінню будь-яких інших предметів;
• щоб потік світлових променів на фотоелемент був максимальним, бажано його обладнати поворотним пристроєм, що витримує постійну орієнтацію на сонці;
• оптимальний кут нахилу модуля до вертикалі сильно залежить від місцевості де розташована СЕС і пори року; всі знають, що сонце взимку знаходиться нижче над горизонтом;
• догляду за лицьовою стороноюприладу, очищення скла від нашарування бруду та снігу, потрібно забезпечити до нього зручний доступ людини.

Зібрати сонячну установкуможна власноручно, попередньо вивчивши відповідну літературу.

Але якщо у вас немає, хоча б базових знань в електриці та електроніці, то варто довірити справу фахівцям.

Тестування

Щоб порівняти дві сонячні зборкиоднакової потужності на ефективність, розумно виконати їхнє робоче тестування. Для цього необхідно встановити mono- та poly-батареї однаково по відношенню до сонця та вимірювати реальну потужність пристроїв залежно від часу доби, від ступеня нагрівання напівпровідникового елемента.

Також врахуйте всі інші параметри, якими вони відрізнятимуться. У тому числі зниження потужності пристроїв після певного періоду експлуатації. Отримані результати дадуть вичерпну інформацію, яка з панелей (solar panels) краще і кому з виробників цих пристроїв потрібно віддавати перевагу.