Pomôžte rozvoju stránky a zdieľajte článok s priateľmi!

Alternatívna energia je v Európe najrozvinutejšia a ukazuje výsledky ich vyhliadok. Existujú nové typy solárnych článkov, ktoré zvyšujú ich účinnosť.

Ak chcete zabezpečiť prevádzku priemyselnej budovy alebo obydlia na úkor slnečnej energie, musíte sa najprv dozvedieť o rozdieloch v zariadení, pochopiť, ktoré solárne panely sú vhodné pre klimatické podmienky konkrétneho regiónu.

Pomôžeme pochopiť tento problém. Článok popisuje princíp fungovania fotoelektrických meničov, poskytuje prehľad o rôznych typoch solárnych článkov, ich charakteristiku, výhody a nevýhody. Po preskúmaní materiálu môžete urobiť správnu voľbu pre usporiadanie efektívneho solárneho systému.

Princíp činnosti solárnych panelov

Prevažná väčšina solárnych panelov sú fyzikálne fotoelektrické meniče. Elektrogeneračný účinok nastáva v mieste polovodičového spojenia pn.

Sú to kremíkové doštičky, ktoré tvoria základ nákladov na solárne panely, ale ak ich používate ako 24-hodinový zdroj energie, budete musieť dodatočne kúpiť drahé nabíjateľné batérie

Panel sa skladá z dvoch kremíkových plátkov s rôznymi vlastnosťami. Pri pôsobení svetla v jednom z nich je nedostatok elektrónov av druhom prípade ich nadbytok. Každá doska má medené vodiace pásy, ktoré sú pripojené k meničom napätia.

Priemyselný solárny panel sa skladá z množstva laminovaných fotovoltaických článkov navzájom spojených a namontovaných na pružnom alebo tuhom substráte.

Účinnosť zariadenia závisí do značnej miery od čistoty kremíka a orientácie jeho kryštálov. Tieto parametre sa snažia zlepšiť inžinierov v posledných desaťročiach. Hlavným problémom sú vysoké náklady na procesy, ktoré sú základom čistenia kremíka a umiestnenia kryštálov v jednom smere na celom paneli.

Každý rok sa maximálna efektivita rôznych solárnych panelov mení smerom nahor, pretože do výskumu nových fotovoltaických materiálov sa investujú miliardy dolárov.

Polovodiče fotoelektrických meničov môžu byť vyrobené nielen z kremíka, ale aj z iných materiálov - princíp prevádzky batérie sa nemení.

Typy fotoelektrických meničov

Klasifikujú priemyselné solárne panely podľa ich konštrukčných vlastností a typu pracovnej fotoelektrickej vrstvy.

Tieto typy batérií sa odlišujú podľa typu zariadenia:

  • Ohybné panely;
  • pevné moduly.

Flexibilné tenkovrstvové panely postupne zaberajú rastúci výklenok na trhu vďaka svojej montážnej univerzálnosti, pretože ich môžete inštalovať na väčšinu povrchov s rôznymi architektonickými formami.

Skutočné charakteristiky solárnych panelov sú zvyčajne nižšie ako tie, ktoré sú uvedené v návode. Preto pred inštaláciou doma je vhodné vidieť podobný realizovaný projekt

Podľa typu pracovnej fotoelektrickej vrstvy sú solárne články rozdelené do nasledujúcich typov:

  1. Kremík: monokryštalický, polykryštalický, amorfný.
  2. Telúr-kadmium.
  3. Na báze selenidu indium-meď-gálium.
  4. Polymer.
  5. Organic.
  6. Na báze arzenidu gália.
  7. Kombinované a viacvrstvové.

Záujem pre všeobecného spotrebiteľa nie sú všetky typy solárnych panelov, ale iba prvé dva kryštalické poddruhy.

Hoci niektoré iné typy panelov majú vysokú účinnosť, nie sú kvôli vysokým nákladom široko používané.

Monokryštalické panely sa dajú ľahko uhádnuť na bielych štvorcoch v rohoch jednotlivých prvkov Polykryštalické panely sa odporúčajú orientovať na východ a na západ, a na južnej strane je lepšie zakúpiť modul s jedným kryštálom. Tenkovrstvové solárne panely sú populárne vo výrobe prenosných solárnych panelov Solárne panely s obsahom india sa aktívne využívajú na vesmírnych satelitoch Solárny arzén s arzenidom gália sa stáva toxickým len priamym kontaktom s vodou. Solárne panely so vzácnymi kovmi môžu byť vyrobené z akejkoľvek veľkosti a tvaru. Organické solárne panely ešte nie sú dostupné masovému spotrebiteľovi z dôvodu nedostatočného technologického testovania. Polymérne solárne články majú nízku účinnosť, takže šírenie ešte nedostalo

Silikónové fotovoltaické články sú pomerne citlivé na teplo. Teplota základne na meranie výkonu je 25 ° C. S nárastom o jeden stupeň sa účinnosť panelov znižuje o 0, 45 - 0, 5%.

Ďalej budú podrobne zvážené solárne panely, ktoré majú najväčší záujem spotrebiteľov.

Vlastnosti panelov na báze kremíka

Silikón pre solárne články je vyrobený z kremenných kryštálov z kremenného prášku. Najbohatšie ložiská surovín sú na západnej Sibíri a na strednom Uralu, takže vyhliadky na tento smer slnečnej energie sú takmer nekonečné.

Aj dnes kryštalické a amorfné silikónové panely zaberajú viac ako 80% trhu. Preto sa oplatí zvážiť ich podrobnejšie.

Monokryštalické silikónové panely

Moderné monokryštalické kremíkové plátky (mono-Si) majú po celej ploche jednotnú tmavomodrú farbu. Na ich výrobu sa používa najčistejší kremík. Monokryštalické fotovoltaiky medzi všetkými kremíkovými plátkami majú najvyššiu cenu, ale poskytujú najlepšiu účinnosť.

Veľké monokryštalické solárne panely s rotujúcimi mechanizmami dokonale zapadajú do krajiny púšte. Poskytuje podmienky pre maximálny výkon.

Vysoké výrobné náklady sú spôsobené zložitosťou orientácie všetkých kremíkových kryštálov v jednom smere. Kvôli týmto fyzikálnym vlastnostiam pracovnej vrstvy je maximálna účinnosť zaistená len vtedy, keď sú slnečné lúče kolmé na povrch dosky.

Monokryštalické batérie vyžadujú dodatočné vybavenie, ktoré ich automaticky počas dňa otáča tak, aby rovina panelov bola čo najviac kolmá na slnečné lúče.

Silikónové vrstvy s jednostranne orientovanými kryštálmi sú vyrezané z valcovej kovovej tyče, takže hotové fotovoltaické bloky majú tvar rohov zaoblených v rohoch.

Medzi výhody jednokryštálových kremíkových batérií patria: \ t

  1. Vysoká účinnosť s hodnotou 17-25%.
  2. Kompaktnosť - menšia plocha umiestnenia zariadenia na jednotku výkonu v porovnaní s polykryštalickými silikónovými panelmi.
  3. Trvanlivosť - dostatočná efektívnosť výroby elektriny sa poskytuje až do 25 rokov.

Pre tieto batérie existujú iba dve nevýhody:

  1. Vysoká cena a dlhá návratnosť.
  2. Citlivosť na znečistenie . Prach rozptyľuje svetlo, takže účinnosť solárnych panelov, na ktoré sa vzťahuje, je drasticky znížená.

Vzhľadom na potrebu priameho slnečného žiarenia sú monokryštalické solárne panely inštalované hlavne v otvorených priestoroch alebo vo výškach. Čím bližšie je terén k rovníku a tým viac slnečných dní je, tým je vhodnejšia inštalácia tohto typu fotovoltaických článkov.

Polykryštalické solárne panely

Polykryštalické silikónové panely (multi-Si) majú nerovnomernú modrú farbu v dôsledku rôznorodej orientácie kryštálov. Čistota kremíka použitého pri ich výrobe je o niečo nižšia ako u monokryštálových analógov.

Viacsmerové kryštály poskytujú vysokú účinnosť s rozptýleným svetlom - 12-18%. Je nižšia ako v jednosmerných kryštáloch, ale v podmienkach oblačného počasia sa tieto panely ukážu ako efektívnejšie.

Heterogenita materiálu vedie k zníženiu výrobných nákladov kremíka. Čistený kov pre polykryštalické solárne panely bez špeciálnych trikov sa naleje do foriem.

Výroba využíva špeciálne techniky na tvorbu kryštálov, ale ich smer nie je kontrolovaný. Po ochladení je kremík narezaný na vrstvy a spracovaný podľa špeciálneho algoritmu.

Polykryštalické panely nevyžadujú stálu orientáciu na slnko, preto sa pre ich umiestnenie aktívne používajú strechy domov a priemyselných stavieb.

Vo dne, s ľahkým oblakom, výhody amorfných silikónových solárnych panelov nebudú viditeľné, ich zásluhy sa prejavia len v hustých oblakoch alebo v tieni (+).

Výhody solárnych článkov s viacsmerovými kryštálmi zahŕňajú:

  1. Vysoká účinnosť pri okolitých svetelných podmienkach.
  2. Možnosť stacionárnej inštalácie na strechy budov.
  3. Nižšie náklady v porovnaní s monokryštalickými panelmi.
  4. Trvanie prevádzky - pokles efektívnosti po 20 rokoch prevádzky je len 15-20%.

K dispozícii sú aj nevýhody polykryštalických panelov:

  1. Znížená účinnosť s hodnotou 12-18%.
  2. Relatívna objemnosť - pre inštaláciu na jednotku výkonu je v porovnaní s monokryštálovými analógmi potrebný väčší priestor.

Polykryštalické solárne panely získavajú čoraz väčší podiel na trhu medzi inými silikónovými batériami. To je zabezpečené širokým potenciálom znížiť náklady na ich výrobu. Účinnosť takýchto panelov sa tiež každoročne zvyšuje a rýchlo sa blíži k 20% masových výrobkov.

Amorfné silikónové solárne panely

Mechanizmus výroby amorfných silikónových solárnych panelov sa zásadne líši od výroby kryštalických fotovoltaických článkov. Využíva nie čistý nekov, ale jeho hydrid, ktorého horúce pary sú uložené na substráte.

V dôsledku tejto technológie sa netvoria klasické kryštály a náklady na výrobu sa výrazne znižujú.

Fotovoltaické články vyzrážaného amorfného kremíka môžu byť fixované ako na pružnom polymérnom substráte, tak na pevnej sklenenej tabuli.

V súčasnej dobe sú už tri generácie panelov z amorfného kremíka, z ktorých každý sa výrazne zvyšuje. Ak mali prvé fotovoltaické moduly účinnosť 4-5%, teraz sú na trhu modely druhej generácie s účinnosťou 8-9%.

Amorfné panely najnovšieho dizajnu majú účinnosť až 12% a už sa začínajú objavovať v predaji, ale stále sú dosť drahé.

Vďaka vlastnostiam tejto výrobnej technológie je možné vytvoriť silikónovú vrstvu na pevnom a pružnom podklade. Preto sa amorfné silikónové moduly aktívne používajú v pružných tenkovrstvových solárnych moduloch. Ale možnosti s elastickým podkladom sú oveľa drahšie.

Fyzikálno-chemická štruktúra amorfného kremíka umožňuje maximálnu absorpciu fotónov slabého rozptýleného svetla na generovanie elektriny. Preto sú takéto panely vhodné na použitie v severných oblastiach s veľkými voľnými plochami.

Účinnosť batérií na báze amorfného kremíka sa pri vysokých teplotách neznižuje, hoci sú v tomto parametri horšie ako panely z arzenidu galia.

S rovnakými nákladmi na zariadenie vykazujú solárne panely z kremíka hydridu vyšší výkon ako ich monokryštalické a polykryštalické náprotivky (+)

Ak zhrnieme, môžete určiť nasledujúce výhody amorfných solárnych panelov:

  1. Všestrannosť - schopnosť vyrábať flexibilné a tenké panely, inštalácia batérií na akúkoľvek architektonickú formu.
  2. Vysoká účinnosť s rozptýleným svetlom.
  3. Stabilná prevádzka pri vysokých teplotách.
  4. Jednoduchosť a spoľahlivosť dizajnu . Takéto panely sa prakticky nerozbijú.
  5. Zachovanie výkonu v náročných podmienkach - menší pokles výkonu, keď je povrch prašný ako pri kryštalických analógoch

Životnosť takýchto fotovoltaických článkov, počnúc druhou generáciou, je 20-25 rokov s poklesom výkonu o 15-20%. Nevýhody amorfných silikónových panelov možno pripísať len potrebe veľkých priestorov na umiestnenie zariadenia s požadovaným výkonom.

Prehľad zariadení bez obsahu kremíka

Niektoré solárne panely vyrobené s použitím vzácnych a drahých kovov majú účinnosť viac ako 30%. Sú mnohonásobne drahšie ako ich silikónové náprotivky, ale vďaka svojim špeciálnym vlastnostiam stále obsadili high-tech obchodné miesto.

Solárne panely zo vzácnych kovov

Existuje niekoľko typov solárnych panelov zo vzácnych kovov a nie všetky z nich majú vyššiu účinnosť ako monokryštálové moduly.

Schopnosť pracovať v extrémnych podmienkach však umožňuje výrobcom takýchto solárnych panelov vyrábať konkurenčné produkty a vykonávať ďalší výskum.

Panely teluridu kadmia sa vo veľkej miere používajú na obkladanie budov v rovníkových a arabských krajinách, kde sa ich povrch počas dňa zahrieva na 70-80 stupňov.

Hlavnými zliatinami, ktoré sa používajú na výrobu fotovoltaických článkov, sú telurid kadmia (CdTe), selenid indium-meď-gallium (CIGS) a selenid indium-meď (CIS).

Kadmium je toxický kov a indium, gálium a telúr sú pomerne zriedkavé a drahé, takže masová výroba solárnych panelov na nich založených je dokonca teoreticky nemožná.

Účinnosť takýchto panelov je na úrovni 25 - 35%, hoci vo výnimočných prípadoch môže dosiahnuť až 40%. Predtým sa používali hlavne vo vesmírnom priemysle a teraz sa objavil nový sľubný smer.

Vďaka stabilnej prevádzke fotovoltaických článkov zo vzácnych kovov pri teplotách 130-150 ° C sa používajú v solárnych tepelných elektrárňach. Súčasne sa slnečné lúče z desiatok alebo stoviek zrkadiel sústreďujú na malý panel, ktorý súčasne vyrába elektrickú energiu a zabezpečuje prenos tepelnej energie do výmenníka vody.

V dôsledku ohrevu vody sa vytvára para, ktorá spôsobuje, že turbína sa otáča a vyrába elektrinu. Solárna energia je teda premenená na elektrickú energiu súčasne dvoma spôsobmi s maximálnou účinnosťou.

Polymérne a organické analógy

Fotovoltaické moduly založené na organických a polymérnych zlúčeninách sa začali vyvíjať až v poslednom desaťročí, ale výskumníci už dosiahli významný úspech. Najväčší pokrok preukázala európska spoločnosť Heliatek, ktorá už vybavila niekoľko výškových budov organickými solárnymi panelmi.

Hrúbka jeho konštrukcie valcovej fólie typu HeliaFilm je iba 1 mm.

Pri výrobe polymérnych panelov sa používajú látky, ako sú uhlíkové fullerény, ftalocyanín medi, polyfenylén a ďalšie. Účinnosť takýchto solárnych článkov už dosahuje 14 - 15% a výrobné náklady sú niekoľkonásobne nižšie ako náklady na kryštalické solárne panely.

Existuje akútna otázka termínu degradácie organickej pracovnej vrstvy. Dosiaľ nie je možné spoľahlivo potvrdiť úroveň jeho účinnosti po niekoľkých rokoch prevádzky.

Výhody organických solárnych panelov sú:

  • možnosť environmentálne bezpečnej likvidácie;
  • nízke výrobné náklady;
  • flexibilný dizajn.

Nevýhody takýchto fotovoltaických článkov zahŕňajú relatívne nízku účinnosť a nedostatok spoľahlivých informácií o periódach stabilnej prevádzky panelov. Je možné, že za 5-10 rokov zmiznú všetky nevýhody organických solárnych článkov a stanú sa vážnymi konkurentmi pre kremíkové dosky.

Aký druh solárneho panelu si vybrať?

Voľba solárnych panelov pre vidiecke domy v rozsahu 45-60 ° nie je zložitá. Tu stojí za zváženie len dve možnosti: polykryštalické a monokryštalické silikónové panely.

S nedostatkom priestoru je lepšie uprednostniť efektívnejšie modely s jednostrannou orientáciou kryštálov, s neobmedzeným priestorom sa odporúča zakúpiť polykryštalické batérie.

Zameranie sa na prognózy analytických spoločností vývoja trhu solárnych panelov nestojí za to, pretože ich najlepšie vzorky ešte neboli vynájdené

Je lepšie zvoliť si konkrétneho výrobcu, požadované výkonové a prídavné zariadenia za účasti manažérov firiem zaoberajúcich sa predajom a inštaláciou takýchto zariadení. Mali by ste vedieť, že kvalita a cena fotovoltaických modulov od najväčších výrobcov sa trochu líši.

Treba mať na pamäti, že pri objednávke súpravy "na kľúč", náklady na solárne panely samotné budú len 30-40% z celkovej sumy. Doba návratnosti takýchto projektov je 5-10 rokov a závisí od úrovne spotreby energie a možnosti predaja nadbytočnej elektriny mestskej sieti.

Niektorí majstri radšej zbierajú solárne články vlastnými rukami. Na našich stránkach sa nachádzajú výrobky s podrobným popisom technológie výroby takýchto panelov, ich pripojenia a usporiadania vykurovacích solárnych systémov.

Odporúčame vám, aby ste si prečítali:

  1. Ako si vyrobiť solárnu batériu sami: pokyny pre vlastnú montáž
  2. Solárne vykurovacie systémy: analýza technológií pre vykurovanie na základe solárnych systémov
  3. Schéma zapojenia solárnych batérií: k regulátoru, k batérii a napájaným systémom

Závery a užitočné video na túto tému

Prezentované videá ukazujú prácu rôznych solárnych panelov v reálnych podmienkach. Pomôžu tiež pochopiť výber súvisiacich zariadení.

Pravidlá pre výber solárnych panelov a súvisiacich zariadení:

Typy solárnych panelov:

Testovanie monokryštálových a polykryštalických panelov: \ t

Pre obyvateľstvo a malé priemyselné zariadenia neexistuje reálna alternatíva k kryštalickým silikónovým panelom. Ale tempo vývoja nových typov solárnych článkov nám umožňuje dúfať, že slnečná energia sa čoskoro stane hlavným zdrojom elektrickej energie v mnohých vidieckych domoch.

Každý, kto sa zaujíma o výber a používanie solárnych panelov, je vyzvaný, aby uverejnili komentáre, položili otázky a zúčastnili sa diskusií. Kontaktný formulár sa nachádza v dolnom bloku.

Pomôžte rozvoju stránky a zdieľajte článok s priateľmi!

Kategórie: