Typer af solcellepaneler: en sammenlignende oversigt over design og tip til valg af paneler

Alternativ energi udvikler sig så meget som muligt i Europa, hvilket viser resultaterne af dets løfte. Nye typer solpaneler vises, deres effektivitet øges.

Hvis du vil sikre driften af ​​en industribygning eller en boligbygning på grund af solens energi, skal du først lære om forskellene i udstyr, for at forstå, hvilke solpaneler der er egnede til klimaforholdene i en bestemt region.

Vi vil hjælpe med at forstå dette problem. Artiklen beskriver funktionen af ​​fotovoltaiske konvertere, giver en oversigt over forskellige typer solpaneler med en indikation af deres egenskaber, fordele og ulemper. Efter at have læst materialet, kan du træffe det rigtige valg for at arrangere et effektivt solsystem.

Princippet om drift af solcellepaneler

Langt de fleste af solcellepaneler er fysisk fotovoltaiske konvertere. Den elektricitetsgenererende virkning forekommer på stedet for halvlederpn-krydset.

Det er siliciumskiver, der danner grundlaget for omkostningerne ved solcellepaneler, men når de bruges som en døgnåben strømkilde, bliver du nødt til at købe dyre batterier

Panelet består af to siliciumskiver med forskellige egenskaber. Under påvirkning af lys i en af ​​dem er der en mangel på elektroner, og i den anden - deres overskud. Hver plade har ledende strimler af kobber, der forbinder til spændingsomformere.

Et industrielt solcellepanel består af mange laminerede fotovoltaiske celler bundet til hinanden og monteret på et fleksibelt eller stift underlag.

Effektiviteten af ​​udstyr afhænger i vid udstrækning af renheden af ​​silicium og orienteringen af ​​dets krystaller. Det er disse parametre, som ingeniører har forsøgt at forbedre i de seneste årtier.Det største problem i dette tilfælde er de høje omkostninger ved de processer, der ligger til grund for rensningen af ​​silicium og placeringen af ​​krystaller i en retning på hele panelet.

Hvert år ændres den maksimale effektivitet af forskellige solcellepaneler opad, fordi milliarder af dollars investeres i forskning i nye fotovoltaiske materialer (+)

Halvledere af fotoelektriske omformere kan ikke kun være fremstillet af silicium, men også af andre materialer - batteri princip det ændrer sig ikke.

Typer af fotoelektriske konvertere

Industrielle solcellepaneler er klassificeret efter deres designfunktioner og typen af ​​arbejdende fotovoltaisk lag.

Der er disse typer batterier efter type enhed:

• fleksible paneler;
• stive moduler.

Fleksible tyndfilmpaneler indtager gradvist en stadig større niche på markedet på grund af deres monteringssidighed, fordi du kan installere dem på de fleste overflader med en række arkitektoniske former.

De faktiske egenskaber ved solcellepaneler er normalt lavere end dem, der er angivet i instruktionerne. Derfor, før du installerer dem derhjemme, tilrådes det selv at se et lignende afsluttet projekt

I henhold til typen af ​​det fungerende fotovoltaiske lag er solceller opdelt i sådanne sorter:

1. Silicium: monokrystallinsk, polykrystallinsk, amorf.
2. Tellurium cadmium.
3. Baseret på indium-kobber-gallium-selenid.
4. Polymer.
5. Økologisk.
6. Baseret på galliumarsenid.
7. Kombineret og flerlags.

Af interesse for den generelle forbruger er ikke alle typer solpaneler, men kun de første to krystallinske underarter.

Selvom nogle andre typer paneler har høj effektivitet, men på grund af de høje omkostninger, er de ikke meget anvendt.

Fotovoltaiske celler af silicium er ret følsomme over for varme. Basetemperaturen for måling af kraftproduktion er 25 ° C. Når det øges med en grad, falder effektiviteten af ​​panelerne med 0,45-0,5%.

Dernæst undersøges solcellepaneler, der er af største forbrugerinteresse, i detaljer.

Egenskaber ved siliciumbaserede paneler

Silicium til solcellepaneler er fremstillet af kvartspulver - knuste kvartskrystaller. De rigeste forekomster af råmaterialer er i det vestlige Sibirien og Mellemural, og derfor er udsigterne for dette område med solenergi næsten ubegrænsede.

Selv nu optager krystallinske og amorfe siliciumpaneler allerede mere end 80% af markedet. Derfor er det værd at overveje dem mere detaljeret.

Monokrystallinske siliciumpaneler

Moderne single-crystal siliciumskiver (mono-Si) har en ensartet mørkeblå farve over hele overfladen. Til deres produktion bruges det mest rene silicium. Monokrystallinske fotoceller blandt alle siliciumskiver har den højeste pris, men giver også den bedste effektivitet.

Store monokrystallinske solpaneler med roterende mekanismer passer perfekt til ørkenlandskaber. Det giver betingelserne for maksimal produktivitet.

De høje produktionsomkostninger skyldes vanskeligheden ved at orientere alle siliciumkrystaller i en retning. På grund af arbejdslagets fysiske egenskaber sikres maksimal effektivitet kun, når sollyset er vinkelret på overfladen af ​​pladen.

Monokrystallinske batterier kræver ekstra udstyr, der automatisk roterer dem i løbet af dagen, så panelenes plan er så vinkelret på solstrålene som muligt.

Siliciumlag med ensidig orienterede krystaller skæres fra en cylindrisk metalstang, så de færdige fotovoltaiske blokke har form af en firkant afrundet i hjørnerne.

Fordelene ved en-krystal silicium batterier inkluderer:

1. Høj effektivitet med en værdi på 17-25%.
2. tæthed - et mindre areal af udstyrsplacering pr. effektenhed sammenlignet med polykrystallinske siliciumpaneler.
3. holdbarhed - der er tilstrækkelig effektiv kraftproduktion op til 25 år.

Der er kun to ulemper ved sådanne batterier:

1. Høje omkostninger og lang tilbagebetaling.
2. Følsomhed over for forurening. Støv spreder lys, og derfor reduceres effektiviteten af ​​de solceller, der er belagt med det, kraftigt.

På grund af behovet for direkte sollys, enkle krystaller solpaneler er installeret hovedsageligt i åbne områder eller i højder. Jo tættere området er mod ækvator, og jo mere solrige dage der er, desto mere foretrukket er installationen af ​​denne særlige type fotovoltaiske celler.

Polykrystallinske solpaneler

Polykrystallinske siliciumpaneler (multi-Si) har en ujævn blå farve på grund af den alsidige orientering af krystallerne. Renheden af ​​silicium, der anvendes i deres produktion, er lidt lavere end for enkeltkrystallanaloger.

Krystallernes multidirektionalitet giver høj effektivitet med spredt lys - 12-18%. Det er lavere end i ensrettede krystaller, men under overskyede forhold er sådanne paneler mere effektive.

Materialets heterogenitet fører også til et fald i omkostningerne ved siliciumproduktion. Det rensede metal til polykrystallinske solpaneler hældes i forme uden specielle tricks.

I produktionen anvendes specielle teknikker til at danne krystaller, men deres orientering kontrolleres ikke. Efter afkøling skæres silicium i lag og behandles i henhold til en speciel algoritme.

Polykrystallinske paneler kræver ikke konstant orientering mod solen, derfor bruges tag af huse og industribygninger aktivt til deres placering.

I løbet af dagen, med let overskyet, vil fordelene ved amorfe siliciums solpaneler ikke blive synlige, deres fordele afsløres kun med tætte skyer eller i skyggen (+)

Fordelene ved solcellepaneler med multidirektions krystaller inkluderer:

1. Høj ydeevne i omgivende lys.
2. Mulighed for stationær installation på bygningernes tag.
3. Lavere omkostninger i sammenligning med monokrystallinske paneler.
4. Driftsvarighed - faldet i effektivitet efter 20 års drift er kun 15-20%.

Ulemper ved polykrystallinske paneler er også tilgængelige:

1. Lav effektivitet med en værdi på 12-18%.
2. Relativ bulkiness - kræver mere plads til installation pr. enhedsenhed sammenlignet med en-krystal-modstykker.

Polykrystallinske solpaneler vinder en stigende markedsandel blandt andre siliciumbatterier. Dette sikres af store muligheder for at reducere omkostningerne ved deres produktion. Effektiviteten af ​​sådanne paneler øges også årligt og nærmer sig hurtigt 20% for masseprodukter.

Amorfe siliciums solpaneler

Mekanismen til produktion af amorfe siliciumsolpaneler adskiller sig grundlæggende fra fremstillingen af ​​krystallinske fotovoltaiske celler. Her bruges ikke rent ikke-metal, men dets hydrid, hvis varme dampe er afsat på underlaget.

Som et resultat af denne teknologi dannes ikke klassiske krystaller, og produktionsomkostningerne reduceres kraftigt.

Præcipiterede amorfe siliciumfotoceller kan monteres både på et fleksibelt polymersubstrat og på en stiv glasplade

I øjeblikket er der allerede tre generationer af paneler lavet af amorf silicium, hvor hver især effektiviteten øges markant. Hvis de første fotovoltaiske moduler havde en virkningsgrad på 4-5%, sælges nu anden generation af modeller med en effektivitet på 8-9% massivt på markedet.

Amorfe paneler i den seneste udvikling har en effektivitet på op til 12% og er allerede begyndt at vises på salg, men de er stadig ret dyre.

På grund af funktionerne i denne produktionsteknologi er det muligt at skabe et siliciumlag på både et stift og fleksibelt underlag. På grund af dette bruges amorfe siliciummoduler aktivt i fleksible tyndfilms solmoduler. Men muligheder med elastisk bagside er meget dyrere.

Den fysisk-kemiske struktur af amorf silicium tillader maksimal absorption af fotoner med svagt spredt lys for at generere elektricitet. Derfor er sådanne paneler praktiske til brug i nordlige områder med store frie områder.

Effektiviteten af ​​amorfe siliciumbaserede batterier falder ikke selv ved høje temperaturer, skønt de er underordnede i denne parameter for galliumarsenidpaneler.

Til samme pris for udstyr viser siliciumhydrid solcellepaneler større ydelse end deres enkle og polykrystallinske analoger (+)

For at opsummere kan vi indikere følgende fordele ved amorfe solcellepaneler:

1. Alsidighed - muligheden for at fremstille fleksible og tynde paneler, montering af batterier i enhver arkitektonisk form.
2. Høj effektivitet i omgivende lys.
3. Stabilt arbejde ved høje temperaturer.
4. Designets enkelhed og pålidelighed. Sådanne paneler bryder praktisk talt ikke.
5. Bevarelse af ydeevne under vanskelige forhold - mindre ydeevne, når der er støvet overflade end krystallinske analoger

Levetiden for sådanne fotovoltaiske celler, startende fra anden generation, er 20-25 år med et effektfald på 15-20%. Ulemperne ved amorfe siliciumpaneler inkluderer kun behovet for større områder til at rumme udstyr med den krævede effekt.

Oversigt over siliciumfrie enheder

Nogle solcellepaneler fremstillet ved hjælp af sjældne og dyre metaller har en effektivitet på mere end 30%. De er mange gange dyrere end deres silicium-kolleger, men alligevel har de besat en højteknologisk handelsniche takket være deres specielle egenskaber.

Sjældne metalpaneler

Der er flere typer solcellepaneler lavet af sjældne metaller, og ikke alle har en effektivitet, der er større end effektiviteten af ​​enkeltkrystall siliciummoduler.

Evnen til at arbejde under ekstreme forhold giver producenter af sådanne solcellepaneler imidlertid mulighed for at producere konkurrencedygtige produkter og udføre yderligere forskning.

Kadmium-telluridpaneler bruges aktivt til beklædning af bygninger i ækvator- og arabiske lande, hvor deres overflade varmer op til 70-80 grader om eftermiddagen

De vigtigste legeringer, der anvendes til fremstilling af fotovoltaiske celler, er cadmium Tellurid (CdTe), indiumkobbergalliumselenid (CIGS) og indiumkobberselenid (CIS).

Kadmium er et giftigt metal, og indium, gallium og tellurium er ret sjældne og dyre, så masseproduktionen af ​​solcellepaneler baseret på dem er endda teoretisk umulig.

Effektiviteten af ​​sådanne paneler er på niveauet 25-35%, skønt de i undtagelsesvis kan nå op til 40%. Tidligere blev de hovedsageligt brugt i rumfartsindustrien, men nu er der kommet en ny lovende retning.

På grund af den stabile drift af sjældne metalcelleceller ved temperaturer på 130-150 ° C, bruges de i solvarmeværker. I dette tilfælde koncentreres solstrålene fra titusinder eller hundreder af spejle på et lille panel, der samtidig genererer elektricitet og sikrer overførsel af termisk energi til vandvarmeveksleren.

Som et resultat af opvarmning af vandet dannes der damp, der får turbinen til at rotere og generere elektricitet. Således konverteres solenergi til elektrisk energi på to måder samtidig med maksimal effektivitet.

Polymer og organiske analoger

Fotovoltaiske moduler baseret på organiske og polymerforbindelser begyndte først at blive udviklet i det sidste årti, men forskere har allerede gjort betydelige fremskridt. Europæisk selskab viser mest fremskridt Heliatek, der allerede har udstyret flere højhuse med organiske solcellepaneler.

Tykkelsen af ​​dets filmkonstruktion af valsetype HeliaFilm er kun 1 mm.

Ved fremstilling af polymerpaneler anvendes stoffer såsom carbon-fullerener, kobberphthococyanin, polyphenylen og andre. Effektiviteten af ​​sådanne solceller når allerede 14-15%, og produktionsomkostningerne er flere gange mindre end krystallinske solcellepaneler.

Spørgsmålet om perioden med nedbrydning af det organiske arbejdslag er akut. Indtil videre er det ikke muligt pålideligt at bekræfte effektiviteten efter flere års drift.

Fordelene ved organiske solpaneler er:

• muligheden for miljøvenlig bortskaffelse;
• lave produktionsomkostninger;
• fleksibelt design.

Ulemperne ved sådanne fotoceller inkluderer den relativt lave effektivitet og manglen på pålidelig information om perioderne med stabil drift af panelerne. Det er muligt, at om 5-10 år vil alle ulemperne ved organiske solceller forsvinde, og de vil blive seriøse konkurrenter for siliciumskiver.

Hvilket solcellepanel skal du vælge?

Valget af solcellepaneler til landejendomme i en bredde på 45-60 ° er ikke vanskeligt. Her er det værd at kun overveje to muligheder: polykrystallinske silikonpaneler og enkeltkrystaller.

Hvis der er mangel på plads, er det bedre at foretrække mere effektive modeller med ensidig krystalorientering, med et ubegrænset område anbefales det at købe polykrystallinske batterier.

Du skal ikke stole på prognoserne fra analytiske virksomheder om udviklingen af ​​solcellepanelmarkedet, fordi deres bedste prøver muligvis ikke er opfundet endnu

At vælge en bestemt producent, den krævede kapacitet og yderligere udstyr er bedre med deltagelse af ledere af virksomheder, der er involveret i salg og installation af sådant udstyr. Du skal være opmærksom på, at kvaliteten og prisen på fotovoltaiske moduler hos de største producenter er meget forskellige.

Vær opmærksom på, at når man bestiller et nøglefærdigt sæt udstyr, udgør omkostningerne til selve solcellepanelerne kun 30-40% af det samlede beløb. Tilbagebetalingsperioderne for sådanne projekter er 5-10 år og afhænger af energiforbruget og muligheden for at sælge overskydende elektricitet til bynettet.

Nogle håndværkere foretrækker at samle solcellepaneler med deres egne hænder. På vores side er der artikler med en detaljeret beskrivelse af produktionsteknologien til sådanne paneler, deres tilslutning og arrangement af opvarmning af solsystemer.

Vi råder dig til at gøre dig bekendt med:

1. Sådan opretter du et solbatteri med dine egne hænder: selvmonteringsinstruktion
2. Solvarmeanlæg: analyse af opvarmningsteknologi baseret på solsystemer
3. Tilslutningsdiagram for solcellepaneler: til controller, til batteri og til servicerede systemer

Konklusioner og nyttig video om emnet

De præsenterede videoer viser driften af ​​forskellige solcellepaneler under reelle forhold. De vil også hjælpe med at forstå problemerne med valg af relateret udstyr.

Regler for valg af solpaneler og relateret udstyr:

Typer af solcellepaneler:

Test af enkeltkrystaller og polykrystallinske paneler:

For befolkningen og små industrianlæg er der ikke noget reelt alternativ til krystallinske siliciumpaneler. Men tempoet i udviklingen af ​​nye typer solpaneler giver os mulighed for at håbe, at solens energi snart bliver den vigtigste kilde til elektricitet i mange landejendomme.

Vi tilbyder alle interesserede i spørgsmålet om at vælge og bruge solcellepaneler til at give kommentarer, stille spørgsmål og deltage i diskussioner. Kontaktformularen er placeret i den nederste blok.