Jenis panel solar: gambaran keseluruhan perbandingan reka bentuk dan petua untuk memilih panel

Tenaga alternatif berkembang sebanyak mungkin di Eropah, menunjukkan hasil janjinya. Jenis panel solar baru muncul, kecekapannya meningkat.

Sekiranya anda ingin memastikan operasi bangunan atau premis industri kerana tenaga cahaya matahari, anda mesti terlebih dahulu mengetahui perbezaan peralatan, fahami panel suria mana yang sesuai untuk keadaan iklim di kawasan tertentu.

Kami akan membantu memahami isu ini. Artikel ini menerangkan prinsip operasi penukar fotovoltaik, memberikan gambaran keseluruhan pelbagai jenis panel suria dengan petunjuk ciri, kelebihan dan kekurangannya. Setelah membaca bahan tersebut, anda boleh membuat pilihan yang tepat untuk mengatur sistem suria yang berkesan.

Prinsip operasi panel solar

Sebilangan besar panel solar adalah penukar fotovoltaik secara fizikal. Kesan penjanaan elektrik berlaku di tapak persimpangan pn semikonduktor.

Wafer silikon merupakan asas kos panel solar, tetapi apabila digunakan sebagai sumber elektrik sepanjang masa, anda juga harus membeli bateri mahal

Panel ini terdiri daripada dua wafer silikon dengan sifat yang berbeza. Di bawah pengaruh cahaya di salah satunya terdapat kekurangan elektron, dan yang lain - kelebihannya. Setiap plat mempunyai jalur konduktif tembaga yang menyambung ke penukar voltan.

Panel solar industri terdiri daripada banyak sel fotovoltaik berlamina yang terikat satu sama lain dan dipasang pada substrat yang fleksibel atau tegar.

Kecekapan peralatan sangat bergantung pada kemurnian silikon dan orientasi kristalnya. Parameter inilah yang cuba diperbaiki oleh jurutera dalam beberapa dekad kebelakangan ini.Masalah utama dalam kes ini adalah kos tinggi proses yang mendasari pemurnian silikon dan lokasi kristal dalam satu arah pada keseluruhan panel.

Setiap tahun, kecekapan maksimum pelbagai panel suria berubah ke atas, kerana berbilion dolar dilaburkan untuk meneliti bahan fotovoltaik baru (+)

Semikonduktor penukar fotoelektrik boleh dibuat bukan sahaja dari silikon, tetapi juga bahan lain - prinsip bateri ia tidak berubah.

Jenis Penukar Fotolistrik

Panel solar industri dikelaskan berdasarkan ciri reka bentuknya dan jenis lapisan fotovoltaik yang berfungsi.

Terdapat jenis bateri ini mengikut jenis peranti:

• panel fleksibel;
• modul tegar.

Panel filem nipis yang fleksibel secara beransur-ansur menempati ceruk yang semakin besar di pasaran kerana fleksibilitas pemasangannya, kerana anda boleh memasangnya di kebanyakan permukaan dengan pelbagai bentuk seni bina.

Ciri sebenar panel solar biasanya lebih rendah daripada yang ditunjukkan dalam arahan. Oleh itu, sebelum memasangnya di rumah, disarankan untuk melihat sendiri projek siap yang serupa

Mengikut jenis lapisan fotovoltaik yang berfungsi, sel suria dibahagikan kepada jenis seperti:

1. Silikon: monokristalin, polikristalin, amorf.
2. Tellurium kadmium.
3. Berdasarkan selenida indium-tembaga-gallium.
4. Polimer.
5. Organik
6. Berdasarkan gallium arsenide.
7. Gabungan dan pelbagai lapisan.

Yang menarik bagi pengguna umum bukan semua jenis panel solar, tetapi hanya dua subspesies kristal pertama.

Walaupun beberapa jenis panel lain mempunyai kecekapan tinggi, tetapi kerana harganya yang tinggi, ia tidak banyak digunakan.

Sel fotovoltaik silikon cukup sensitif terhadap haba. Suhu asas untuk mengukur penjanaan kuasa ialah 25 ° C. Apabila dinaikkan satu darjah, kecekapan panel menurun sebanyak 0,45-0,5%.

Seterusnya, panel solar yang mempunyai kepentingan pengguna yang paling besar akan diteliti secara terperinci.

Ciri-ciri panel berasaskan silikon

Silikon untuk panel solar diperbuat daripada serbuk kuarza - kristal kuarza yang dihancurkan. Deposit bahan mentah terkaya terdapat di Siberia Barat dan Ural Tengah, oleh itu, prospek kawasan tenaga suria ini hampir tidak terbatas.

Walaupun sekarang, panel silikon kristal dan amorf sudah memenuhi lebih daripada 80% pasaran. Oleh itu, perlu dipertimbangkan dengan lebih terperinci.

Panel silikon monokristalin

Wafer silikon kristal tunggal moden (mono-Si) mempunyai warna biru gelap yang seragam di seluruh permukaan. Untuk pengeluaran mereka, silikon paling tulen digunakan. Fotocell monocrystalline di antara semua wafer silikon mempunyai harga tertinggi, tetapi juga memberikan kecekapan terbaik.

Panel solar monokristal besar dengan mekanisme putar sesuai dengan pemandangan padang pasir. Ini memberikan syarat untuk produktiviti maksimum.

Kos pengeluaran yang tinggi disebabkan oleh kesukaran untuk mengorientasikan semua kristal silikon dalam satu arah. Oleh kerana sifat fizikal lapisan kerja tersebut, kecekapan maksimum dapat dipastikan hanya apabila cahaya matahari tegak lurus dengan permukaan pelat.

Bateri monokristalin memerlukan peralatan tambahan yang secara automatik memutarnya pada siang hari sehingga bidang panel searah mungkin dengan tegak lurus dengan sinar matahari.

Lapisan silikon dengan kristal berorientasi satu sisi dipotong dari bar logam silinder, jadi blok fotovoltaik yang siap mempunyai bentuk segi empat sama yang membulat di sudut.

Kelebihan bateri silikon kristal tunggal termasuk:

1. Kecekapan tinggi dengan nilai 17-25%.
2. Kekompakan - kawasan penempatan peralatan yang lebih kecil per unit kuasa, dibandingkan dengan panel silikon polikristalin.
3. Panjang umur - kecekapan penjanaan tenaga yang mencukupi disediakan sehingga 25 tahun.

Hanya ada dua kelemahan bateri tersebut:

1. Kos tinggi dan pembayaran balik yang panjang.
2. Kepekaan terhadap pencemaran. Debu menyebar cahaya, oleh itu, kecekapan panel suria yang dilapisi dengannya menurun dengan mendadak.

Kerana memerlukan cahaya matahari langsung, kristal tunggal panel solar dipasang terutamanya di kawasan terbuka atau di ketinggian. Semakin dekat kawasan itu dengan khatulistiwa dan semakin hari cerah di dalamnya, lebih baik pemasangan sel fotovoltaik jenis ini.

Panel Suria Polikristalin

Panel silikon polikristalin (multi-Si) mempunyai warna biru yang tidak rata kerana orientasi kristal yang serba boleh. Kemurnian silikon yang digunakan dalam pengeluarannya sedikit lebih rendah daripada analog kristal tunggal.

Multi arah arah kristal memberikan kecekapan tinggi dengan cahaya yang tersebar - 12-18%. Ia lebih rendah daripada kristal searah, tetapi dalam keadaan mendung, panel seperti itu lebih berkesan.

Heterogenitas bahan juga menyebabkan penurunan kos pengeluaran silikon. Logam yang disucikan untuk panel suria polikristal dituangkan ke dalam acuan tanpa muslihat khas.

Dalam pengeluaran, teknik khas digunakan untuk membentuk kristal, tetapi orientasinya tidak terkawal. Setelah disejukkan, silikon dipotong menjadi lapisan dan diproses mengikut algoritma khas.

Panel polikristalin tidak memerlukan orientasi berterusan terhadap matahari, oleh itu, bumbung rumah dan bangunan perindustrian digunakan secara aktif untuk penempatannya.

Pada siang hari, dengan cahaya mendung, kelebihan panel suria silikon amorf tidak akan dapat dilihat, kelebihannya hanya dinyatakan dengan awan lebat atau di tempat teduh (+)

Kelebihan panel solar dengan kristal pelbagai arah termasuk:

1. Prestasi tinggi dalam cahaya persekitaran.
2. Kemungkinan pemasangan pegun di bumbung bangunan.
3. Kos lebih rendah berbanding dengan panel monokristalin.
4. Tempoh operasi - penurunan kecekapan setelah 20 tahun beroperasi hanya 15-20%.

Kekurangan panel polikristal juga ada:

1. Kecekapan rendah dengan nilai 12-18%.
2. Bulkiness relatif - memerlukan lebih banyak ruang untuk pemasangan per unit kuasa berbanding dengan rakan kristal tunggal.

Panel solar polycrystalline memperoleh bahagian pasaran yang semakin meningkat di antara bateri silikon yang lain. Ini dijamin oleh peluang berpotensi luas untuk mengurangkan kos pengeluaran mereka. Kecekapan panel sedemikian juga meningkat setiap tahun, dengan cepat mendekati 20% untuk produk massa.

Panel Suria Silikon Amorf

Mekanisme untuk pengeluaran panel suria silikon amorfus pada asasnya berbeza dari pembuatan sel fotovoltaik kristal. Di sini, bukan logam tulen digunakan, tetapi hidrida, yang wap panasnya disimpan pada substrat.

Hasil daripada teknologi ini, kristal klasik tidak terbentuk, dan kos pengeluaran dikurangkan dengan mendadak.

Fotocell silikon amorf yang diendapkan boleh dipasang pada substrat polimer fleksibel dan pada kepingan kaca tegar

Pada masa ini, sudah ada tiga generasi panel yang terbuat dari silikon amorf, di mana masing-masing kecekapannya meningkat. Sekiranya modul fotovoltaik pertama mempunyai kecekapan 4-5%, kini model generasi kedua dengan kecekapan 8-9% dijual secara besar-besaran di pasaran.

Panel amorf perkembangan terbaru mempunyai kecekapan hingga 12% dan sudah mulai dijual, tetapi ia masih agak mahal.

Oleh kerana ciri-ciri teknologi pengeluaran ini, adalah mungkin untuk membuat lapisan silikon pada substrat yang kaku dan fleksibel. Oleh kerana itu, modul silikon amorf digunakan secara aktif dalam modul solar filem nipis yang fleksibel. Tetapi pilihan dengan sokongan elastik jauh lebih mahal.

Struktur fizikokimia silikon amorf membolehkan penyerapan maksimum foton cahaya tersebar lemah untuk menjana elektrik. Oleh itu, panel sedemikian senang digunakan di kawasan utara dengan kawasan bebas yang besar.

Kecekapan bateri berasaskan silikon amorf tidak menurun walaupun pada suhu tinggi, walaupun bateri ini lebih rendah daripada parameter ini dengan panel gallium arsenide.

Dengan kos peralatan yang sama, panel solar silikon hidrida menunjukkan prestasi yang lebih tinggi daripada analog tunggal dan polikristalinnya (+)

Sebagai kesimpulan, kita dapat menunjukkan kelebihan berikut dari panel solar amorf:

1. Keserbagunaan - keupayaan untuk menghasilkan panel fleksibel dan nipis, memasang bateri pada bentuk seni bina apa pun.
2. Kecekapan tinggi dalam cahaya persekitaran.
3. Kerja yang stabil pada suhu tinggi.
4. Kesederhanaan dan kebolehpercayaan reka bentuk. Panel sedemikian praktikal tidak pecah.
5. Pemeliharaan prestasi dalam keadaan sukar - prestasi kurang menurun apabila permukaan berdebu daripada analog kristal

Jangka hayat sel fotovoltaik seperti itu, bermula dari generasi kedua, adalah 20-25 tahun dengan penurunan kuasa 15-20%. Kelemahan panel silikon amorf hanya merangkumi keperluan kawasan yang lebih besar untuk menampung peralatan dengan kekuatan yang diperlukan.

Gambaran keseluruhan peranti bebas silikon

Beberapa panel solar yang dibuat menggunakan logam yang jarang dan mahal mempunyai kecekapan lebih dari 30%. Mereka jauh lebih mahal daripada rakan silikon mereka, tetapi mereka telah menempah ceruk perdagangan berteknologi tinggi, berkat ciri khas mereka.

Panel solar logam jarang

Terdapat beberapa jenis panel solar yang terbuat dari logam jarang, dan tidak semuanya mempunyai kecekapan yang lebih tinggi daripada modul silikon kristal tunggal.

Walau bagaimanapun, kemampuan untuk bekerja dalam keadaan yang melampau membolehkan pengeluar panel solar sedemikian menghasilkan produk yang kompetitif dan melakukan penyelidikan lebih lanjut.

Panel kadmium Telluride digunakan secara aktif untuk menghadap bangunan di negara khatulistiwa dan Arab, di mana permukaannya memanaskan hingga 70-80 darjah pada waktu petang

Aloi utama yang digunakan untuk pembuatan sel fotovoltaik adalah kadmium Telluride (CdTe), indium tembaga gallium selenide (CIGS) dan indium copper selenide (CIS).

Kadmium adalah logam beracun, dan indium, gallium dan Tellurium agak jarang berlaku dan mahal, jadi pengeluaran besar-besaran panel solar berdasarkannya bahkan mustahil secara teorinya.

Kecekapan panel sedemikian berada pada tahap 25-35%, walaupun dalam kes yang luar biasa dapat mencapai hingga 40%. Sebelumnya, mereka terutama digunakan dalam industri ruang angkasa, tetapi sekarang arah baru yang menjanjikan telah muncul.

Oleh kerana operasi sel suria logam nadir yang stabil pada suhu 130-150 ° C, ia digunakan di loji tenaga terma solar. Dalam kes ini, sinar matahari dari puluhan atau beratus-ratus cermin tertumpu pada panel kecil, yang sekaligus menghasilkan elektrik dan memastikan pemindahan tenaga termal ke penukar haba air.

Hasil pemanasan air, wap terbentuk, yang menyebabkan turbin berputar dan menghasilkan elektrik. Oleh itu, tenaga suria diubah menjadi tenaga elektrik secara serentak dalam dua cara dengan kecekapan maksimum.

Analog polimer dan organik

Modul fotovoltaik berdasarkan sebatian organik dan polimer mula dikembangkan hanya dalam dekad yang lalu, tetapi para penyelidik telah membuat kemajuan yang signifikan. Syarikat Eropah menunjukkan kemajuan paling banyak Heliatek, yang telah melengkapkan beberapa bangunan tinggi dengan panel solar organik.

Ketebalan pembinaan filem jenis gulungnya Heliafilm hanya 1 mm.

Dalam pembuatan panel polimer, bahan seperti karbon fullerenes, phthalocyanine tembaga, polifenilena dan lain-lain digunakan. Kecekapan sel suria seperti itu sudah mencapai 14-15%, dan kos pengeluarannya adalah beberapa kali lebih sedikit daripada panel surya kristal.

Masalah tempoh degradasi lapisan kerja organik adalah akut. Setakat ini, tidak mustahil untuk mengesahkan tahap kecekapannya dengan pasti setelah beberapa tahun beroperasi.

Kelebihan panel solar organik adalah:

• kemungkinan pelupusan yang mesra alam;
• kos pengeluaran yang rendah;
• reka bentuk yang fleksibel.

Kekurangan dari fotocell seperti kecekapan yang rendah dan kurangnya maklumat yang boleh dipercayai mengenai tempoh operasi panel yang stabil. Ada kemungkinan bahawa dalam 5-10 tahun semua kelemahan sel solar organik akan hilang, dan mereka akan menjadi pesaing serius untuk wafer silikon.

Panel solar mana yang hendak dipilih?

Pemilihan panel solar untuk rumah negara pada garis lintang 45-60 ° tidak sukar. Di sini, perlu dipertimbangkan hanya dua pilihan: panel silikon polikristalin dan kristal tunggal.

Sekiranya terdapat kekurangan ruang, lebih baik memberi keutamaan kepada model yang lebih cekap dengan orientasi kristal satu sisi, dengan kawasan yang tidak terhad disarankan untuk membeli bateri polikristalin.

Anda tidak boleh bergantung pada ramalan syarikat analitik untuk pengembangan pasaran panel solar, kerana sampel terbaiknya mungkin belum diciptakan.

Memilih pengeluar tertentu, kapasiti dan peralatan tambahan yang diperlukan lebih baik dengan penyertaan pengurus syarikat yang terlibat dalam penjualan dan pemasangan peralatan tersebut. Anda harus sedar bahawa kualiti dan harga modul fotovoltaik di pengeluar terbesar sedikit berbeza.

Harap maklum bahawa semasa memesan satu set peralatan turnkey, kos panel surya sendiri hanya 30-40% dari jumlah keseluruhan. Tempoh pembayaran balik projek tersebut adalah 5-10 tahun, dan bergantung pada tahap penggunaan tenaga dan kemungkinan menjual lebihan elektrik ke rangkaian bandar.

Sebilangan tukang lebih suka memasang panel solar dengan tangan mereka sendiri. Di laman web kami terdapat artikel dengan penerangan terperinci mengenai teknologi pembuatan panel tersebut, sambungan dan susunan sistem solar pemanasan.

Kami menasihatkan anda untuk membiasakan diri dengan:

1. Cara membuat bateri solar dengan tangan anda sendiri: arahan pemasangan sendiri
2. Sistem pemanasan solar: analisis teknologi pemanasan berdasarkan sistem solar
3. Gambar rajah sambungan untuk panel suria: ke pengawal, ke bateri dan ke sistem servis

Kesimpulan dan video berguna mengenai topik tersebut

Video yang dibentangkan menunjukkan pengoperasian pelbagai panel suria dalam keadaan sebenar. Mereka juga akan membantu memahami masalah memilih peralatan yang berkaitan.

Peraturan untuk memilih panel solar dan peralatan yang berkaitan:

Jenis panel solar:

Pengujian panel kristal tunggal dan polikristalin:

Bagi penduduk dan kemudahan industri kecil, tidak ada alternatif yang nyata untuk panel silikon kristal. Tetapi langkah pengembangan jenis panel suria yang baru memungkinkan kita untuk berharap bahawa tidak lama lagi tenaga matahari akan menjadi sumber elektrik utama di banyak rumah negara.

Kami menawarkan semua orang yang berminat dalam isu memilih dan menggunakan panel solar untuk memberikan komen, mengemukakan soalan dan mengambil bahagian dalam perbincangan. Borang hubungan terdapat di blok bawah.