Ajutați dezvoltarea site -ului, împărtășind articolul cu prietenii!

Energia alternativă este cea mai dezvoltată în Europa, prezentând rezultatele perspectivelor sale. Există noi tipuri de celule solare, care sporesc eficiența acestora.

Dacă doriți să asigurați funcționarea unei clădiri industriale sau a unei locuințe în detrimentul energiei solare, trebuie mai întâi să aflați diferențele în ceea ce privește echipamentul, să înțelegeți care panouri solare sunt potrivite pentru condițiile climatice ale unei anumite regiuni.

Vom ajuta să înțelegem această problemă. Articolul descrie principiul funcționării convertoarelor fotoelectrice, oferă o imagine de ansamblu asupra diferitelor tipuri de celule solare, indicând caracteristicile, avantajele și dezavantajele acestora. După examinarea materialului, puteți face alegerea potrivită pentru organizarea unui sistem solar eficient.

Principiul funcționării panourilor solare

Marea majoritate a panourilor solare sunt convertoare fotoelectrice fizic. Efectul de electrogenerare are loc la locul joncțiunii semiconductoare pn.

Plăcile de siliciu formează baza costului panourilor solare, dar atunci când le folosiți ca sursă de alimentare de 24 de ore, va trebui să cumpărați în plus baterii reîncărcabile scumpe

Panoul constă din două plăci de siliciu cu proprietăți diferite. Sub acțiunea luminii în una dintre ele există o lipsă de electroni, iar în cealaltă - excesul lor. Fiecare placă are benzile de cupru care sunt conectate la convertoarele de tensiune.

Un panou solar industrial constă dintr-o multitudine de celule fotovoltaice laminate lipite între ele și montate pe un substrat flexibil sau rigid.

Eficiența echipamentului depinde în mare măsură de puritatea siliciului și de orientarea cristalelor sale. Acești parametri încearcă să îmbunătățească inginerii din ultimele decenii. Principala problemă este costul ridicat al proceselor care stau la baza purificării siliciului și localizarea cristalelor într-o direcție pe întregul panou.

În fiecare an, eficiența maximă a diferitelor panouri solare se schimbă în sus, deoarece miliarde de dolari sunt investiți în cercetarea noilor materiale fotovoltaice

Semiconductorii convertoarelor fotoelectrice pot fi realizați nu numai din siliciu, ci și din alte materiale - principiul funcționării bateriei nu se schimbă.

Tipuri de convertoare fotoelectrice

Acestea clasifică panourile solare industriale în funcție de caracteristicile lor de proiectare și de tipul stratului fotoelectric de lucru.

Aceste tipuri de baterii se disting prin tipul dispozitivului:

  • panouri flexibile;
  • module dure.

Panourile flexibile de peliculă subțire ocupă treptat o nișă din ce în ce mai mare pe piață datorită versatilității lor montate, deoarece le puteți instala pe majoritatea suprafețelor cu diferite forme arhitecturale.

Caracteristicile reale ale panourilor solare sunt de obicei mai mici decât cele indicate în instrucțiuni. Prin urmare, înainte de a le instala acasă, este recomandabil să vedeți un proiect similar implementat.

În funcție de tipul de strat fotoelectric de lucru, celulele solare sunt împărțite în următoarele tipuri:

  1. Silicon: monocristalin, policristalin, amorf.
  2. Telur-cadmiu.
  3. Bazat pe seleniură de indiu-cupru-galiu.
  4. Polimer.
  5. Organic.
  6. Bazat pe arsenid de galiu.
  7. Combinate și multistrat.

De interes pentru consumatorul general nu sunt toate tipurile de panouri solare, ci doar primele două subspecii cristaline.

Deși alte tipuri de panouri au o eficiență ridicată, ele nu sunt utilizate pe scară largă datorită costului ridicat.

Panourile monocristaline sunt ușor de ghicit pe patratele albe din colțurile elementelor individuale Panourile policristaline sunt recomandate a fi orientate către est și vest, iar pentru partea de sud este mai bine să cumpărați un singur modul de cristal. Panourile solare din pelicula subțire sunt populare în fabricarea panourilor solare turistice portabile Panourile solare cu conținut de indiu sunt utilizate în mod activ pe sateliții spațiali Arsenicul solar cu arsenid de galiu devine toxic doar prin contact direct cu apa. Panourile solare metalice rare pot fi făcute din orice dimensiune și formă. Panourile solare organice nu sunt încă disponibile consumatorului în masă din cauza testării insuficiente a tehnologiei. Celulele solare polimerice au o eficiență scăzută, astfel încât răspândirea nu a fost încă primită

Celulele fotovoltaice de siliciu sunt destul de sensibile la căldură. Temperatura de bază pentru măsurarea producției de energie este de 25 ° C. Odată cu creșterea acestuia cu un grad, eficiența panourilor scade cu 0, 45-0, 5%.

Următoarele vor fi luate în considerare în detaliu panourile solare care prezintă cel mai mare interes pentru consumatori.

Caracteristicile panourilor pe bază de siliciu

Siliconul pentru celulele solare este realizat din cristale de cuarț pudră - moale. Cele mai bogate depozite de materii prime sunt în Siberia de Vest și Urala de Mijloc, astfel încât perspectivele pentru această direcție a energiei solare sunt aproape nesfârșite.

Chiar acum, panourile siliconice cristaline și amorfe ocupă mai mult de 80% din piață. Prin urmare, merită să le analizăm în detaliu.

Panouri siliconice monocristaline

Placile monocristaline monocristaline mono-siliconice (mono-Si) au o culoare albastru inchis uniform pe toata suprafata. Pentru producția lor folosește cel mai pur siliciu. Fotovoltaicii monocristalini din toate plăcile de siliciu au cel mai mare preț, dar asigură cea mai bună eficiență.

Panourile solare monocristalante mari, cu mecanisme rotative, se potrivesc perfect în peisajele deșertice. Oferă condiții pentru o performanță maximă.

Costul ridicat al producției se datorează complexității orientării tuturor cristalelor de siliciu într-o singură direcție. Din cauza acestor proprietăți fizice ale stratului de lucru, eficiența maximă este asigurată numai atunci când razele solare sunt perpendiculare pe suprafața plăcii.

Bateriile monocristaline necesită echipament suplimentar care le rotește automat în timpul zilei astfel încât planul panourilor să fie cât mai perpendicular pe razele soarelui.

Straturile de siliciu cu cristale orientate unilateral sunt decupate dintr-o bară metalică cilindrică, astfel că blocurile fotovoltaice finite au forma unui pătrat rotunjit la colțuri.

Avantajele bateriilor cu siliciu monocristal includ:

  1. Eficiență ridicată cu o valoare de 17-25%.
  2. Compactitate - o zonă mai mică de amplasare a echipamentului pe unitate de putere, în comparație cu panourile de siliciu policristalin.
  3. Durabilitate - eficiența suficientă a generării de energie electrică este asigurată până la 25 de ani.

Există doar două dezavantaje la astfel de baterii:

  1. Costul ridicat și remunerația lungă.
  2. Sensibilitatea la poluare . Praful împrăștie lumină, astfel încât eficiența panourilor solare acoperite de acesta este redusă drastic.

Datorită nevoii de lumină directă a soarelui, panourile solare monocristaline sunt instalate în principal în zone deschise sau în înălțime. Cu cât terenul este mai apropiat de ecuator și mai multe zile însorite există, cu atât mai preferabilă este instalarea acestui tip de celule fotovoltaice.

Panouri solare policristaline

Panourile de silicon pancristaline (multi-Si) au o culoare albastră neuniformă datorită orientării diversificate a cristalelor. Puritatea siliciului utilizat în producția lor este ușor mai mică decât cea a analogilor cu cristale unice.

Cristalele multidirecționale asigură o eficiență ridicată cu lumină difuză - 12-18%. Este mai scăzută decât în cazul cristalelor unidirecționale, dar în condiții de vreme tulbure, astfel de panouri se dovedesc a fi mai eficiente.

Eterogenitatea materialului duce la o scădere a costului de producție a siliciului. Metalul purificat pentru panouri solare policristaline, fără niciun fel de trucuri speciale, este turnat în forme.

Producția folosește tehnici speciale pentru formarea cristalelor, dar direcția lor nu este controlată. După răcire, siliciul este tăiat în straturi și procesat conform unui algoritm special.

Panourile policristaline nu necesită o orientare constantă spre soare, așadar, pentru amplasarea lor, acoperișurile caselor și clădirilor industriale sunt utilizate în mod activ.

În timpul zilei, cu acoperire cu nor de lumină, avantajele panourilor solare amorfe nu vor fi vizibile, meritele lor fiind dezvăluite numai cu nori duri sau în umbra (+).

Avantajele celulelor solare cu cristale multidirecționale includ:

  1. Eficiență ridicată în condiții de lumină ambientală.
  2. Posibilitatea instalării staționare pe acoperișurile clădirilor.
  3. Cost redus comparativ cu panourile monocristaline.
  4. Durata de funcționare - scăderea eficienței după 20 de ani de funcționare este de numai 15-20%.

De asemenea, sunt disponibile dezavantaje ale panourilor policristaline:

  1. Eficiență redusă cu o valoare de 12-18%.
  2. Greutatea relativă - mai mult spațiu este necesar pentru instalarea pe unitate de putere în comparație cu analogii monocristali.

Panourile solare policristaline câștigă o cotă de piață în creștere printre alte baterii de siliciu. Acest lucru este asigurat de un potențial larg de a reduce costul producției. Eficiența acestor panouri crește, de asemenea, anual, apropiindu-se rapid de 20% din produsele de masă.

Panouri solare de siliciu amorf

Mecanismul de producție al panourilor solare amorfice de siliciu este fundamental diferit de cel al fabricării celulelor fotovoltaice cristaline. Foloseste nu pur metalic, ci hidrura acestuia, vaporii fierbinti care se depun pe substrat.

Ca urmare a acestei tehnologii, nu se formează cristale clasice, iar costul producției este redus drastic.

Celulele fotovoltaice de siliciu amorf precipitat pot fi fixate atât pe un substrat polimeric flexibil, cât și pe o foaie de sticlă rigidă

În momentul de față există deja trei generații de panouri din siliciu amorf, în fiecare dintre acestea eficiența fiind crescută considerabil. Dacă primele module fotovoltaice au o eficiență de 4-5%, acum modelele de a doua generație cu o eficiență de 8-9% sunt disponibile pe piață.

Panourile amorfe de ultimă generație au o eficiență de până la 12% și încep deja să apară în vânzare, dar sunt încă destul de scumpe.

Datorită caracteristicilor acestei tehnologii de producție, este posibil să se creeze un strat de siliciu pe un substrat rigid și flexibil. Din acest motiv, modulele siliconice amorfe sunt utilizate în mod activ în modulele solare flexibile din peliculă subțire. Dar opțiunile cu suport elastic sunt mult mai costisitoare.

Structura fizico-chimică a siliciului amorf permite absorbția maximă a fotonilor de lumină împrăștiată slabă pentru a genera energie electrică. Prin urmare, astfel de panouri sunt convenabile pentru a fi utilizate în zonele nordice cu zone libere mari.

Eficiența bateriilor pe bază de siliciu amorf nu scade la temperaturi ridicate, deși acestea sunt inferioare acestui parametru la panourile de arsenură de galiu.

Cu același cost al echipamentului, panourile solare cu hidrură de siliciu prezintă performanțe mai bune decât omologii lor de cristal unic și policristalin (+).

Rezumând, puteți specifica următoarele avantaje ale panourilor solare amorfe:

  1. Versatilitate - capacitatea de a produce panouri flexibile și subțiri, instalarea bateriilor în orice formă arhitecturală.
  2. Eficiență ridicată cu lumină difuză.
  3. Operație stabilă la temperaturi ridicate.
  4. Simplitatea și fiabilitatea proiectului . Astfel de panouri practic nu se rupe.
  5. Păstrarea performanței în condiții dificile - o scădere mai mică a performanței atunci când suprafața este prăfuită decât cea a analogilor cristalini

Durata de viață a acestor celule fotovoltaice, începând cu a doua generație, este de 20-25 ani, cu o scădere de putere de 15-20%. Dezavantajele panourilor de siliciu amorf pot fi atribuite doar nevoilor de suprafețe mari pentru a putea găzdui echipamentele cu puterea necesară.

Prezentarea generală a dispozitivelor fără siliciu

Unele panouri solare fabricate din metale rare și scumpe au o eficiență mai mare de 30%. Ele sunt de multe ori mai scumpe decât omologii lor de siliciu, dar ocupă încă o nișă de tranzacționare de înaltă tehnologie, datorită caracteristicilor sale speciale.

Panouri solare metalice rare

Există mai multe tipuri de panouri solare rare din metal, și nu toate au o eficiență mai mare decât modulele siliconice cu un singur cristal.

Cu toate acestea, capacitatea de a lucra în condiții extreme permite producătorilor de astfel de panouri solare să producă produse competitive și să desfășoare cercetări ulterioare.

Panourile de telură de cadmiu sunt utilizate în mod extensiv pentru căptușirea clădirilor din țările egale și arabe, unde suprafața lor se încălzește până la 70-80 grade pe zi

Principalele aliaje utilizate pentru fabricarea celulelor fotovoltaice sunt telură de cadmiu (CdTe), selenură de indiu-cupru-galiu (CIGS) și selenidură de indiu-cupru (CIS).

Cadmiul este un metal toxic, iar indiul, galiul și telurul sunt destul de rare și scumpe, astfel încât producerea în masă a panourilor solare pe baza lor este chiar teoretic imposibilă.

Eficiența acestor panouri este la nivelul de 25-35%, deși în cazuri excepționale poate atinge până la 40%. Anterior, au fost folosite în principal în industria spațială, iar acum a apărut o nouă direcție promițătoare.

Datorită funcționării stabile a celulelor fotovoltaice din metale rare la temperaturi de 130-150 ° C, acestea sunt utilizate în centrale termoelectrice. În același timp, razele soarelui din zeci sau sute de oglinzi sunt concentrate pe un panou mic, care generează simultan energie electrică și asigură transferul energiei termice către un schimbător de căldură de apă.

Ca urmare a încălzirii apei, este generat abur, ceea ce face ca turbina să se rotească și să genereze electricitate. Astfel, energia solară este transformată simultan în energie electrică în două moduri, cu o eficiență maximă.

Analogi polimeri și organici

Modulele fotovoltaice bazate pe compuși organici și polimeri au început să se dezvolte abia în ultimul deceniu, dar cercetătorii au obținut deja un succes semnificativ. Cel mai mare progres este demonstrat de compania europeană Heliatek, care a echipat deja mai multe clădiri înalte cu panouri solare organice.

Grosimea construcției de film rulant a tipului HeliaFilm este de numai 1 mm.

În producția de panouri polimerice se utilizează substanțe cum ar fi fullerenuri de carbon, ftalocianină de cupru, polifenilen și altele. Eficiența acestor celule solare atinge deja 14-15%, iar costul de producție este de câteva ori mai mic decât cel al panourilor solare cristaline.

Există o problemă acută a timpului de degradare a stratului organic de lucru. Până în prezent, nu se poate confirma în mod fiabil nivelul eficienței sale după câțiva ani de funcționare.

Avantajele panourilor solare organice sunt:

  • posibilitatea eliminării în condiții de siguranță a mediului;
  • costul scăzut al producției;
  • design flexibil.

Dezavantajele acestor celule fotovoltaice includ eficiența relativ scăzută și lipsa informațiilor fiabile despre perioadele de funcționare stabilă a panourilor. Este posibil ca, în 5-10 ani, toate dezavantajele celulelor solare organice să dispară și vor deveni concurenți serioși pentru plachetele de siliciu.

Ce fel de panou solar să alegeți?

Alegerea panourilor solare pentru casele de la o latitudine de 45-60 ° nu este dificilă. Aici merită luate în considerare doar două opțiuni: panouri de siliciu policristalin și monocristalin.

Cu o lipsă de spațiu, este mai bine să dați prioritate modelelor mai eficiente, cu o orientare unilaterală a cristalelor, cu o suprafață nelimitată, se recomandă să achiziționați baterii policristaline.

Concentrați-vă pe previziunile companiilor analitice privind dezvoltarea pieței de panouri solare nu merită, deoarece probele lor cele mai bune ar putea să nu fi fost inventate încă

Este mai bine să alegeți un anumit producător, puterea necesară și echipamentul suplimentar cu participarea managerilor companiilor implicate în vânzarea și instalarea unui astfel de echipament. Trebuie să știți că calitatea și prețul modulelor fotovoltaice de la cei mai mari producători diferă puțin.

Trebuie avut în vedere faptul că atunci când se comandă un set de echipamente "la cheie", costul panourilor solare va fi de numai 30-40% din suma totală. Perioada de rambursare pentru astfel de proiecte este de 5-10 ani și depinde de nivelul consumului de energie și de posibilitatea de a vinde surplusul de energie electrică în rețeaua orașului.

Unii maeștri preferă să colecteze celulele solare cu propriile mâini. Pe site-ul nostru există articole cu o descriere detaliată a tehnologiei de fabricare a unor astfel de panouri, conectarea lor și amenajarea sistemelor solare de încălzire.

Vă sfătuim să citiți:

  1. Cum să faceți o baterie solară, faceți-o singur: instrucțiuni pentru auto-asamblare
  2. Sisteme de incalzire solara: analiza tehnologiilor de amenajare a incalzirii pe baza de sisteme solare
  3. Schema de conectare a bateriilor solare: la controler, la baterie și la sistemele deservite

Concluzii și video util pe această temă

Videoclipurile prezentate prezintă lucrările diferitelor panouri solare în condiții reale. Ele vor ajuta, de asemenea, să înțeleagă alegerea echipamentelor aferente.

Reguli pentru selectarea panourilor solare și a echipamentelor aferente:

Tipuri de panouri solare:

Testarea panourilor monocristaline și policristaline:

Pentru populație și instalații industriale mici, nu există o alternativă reală la panourile de siliciu cristalin. Dar ritmul dezvoltării unor noi tipuri de celule solare ne permite să sperăm că energia soarelui va deveni în curând principala sursă de energie electrică în multe case de țară.

Oricine este interesat de alegerea și utilizarea panourilor solare este invitat să posteze comentarii, să pună întrebări și să participe la discuții. Formularul de contact este situat în blocul inferior.

Ajutați dezvoltarea site -ului, împărtășind articolul cu prietenii!

Categorie: