Rodzaje paneli słonecznych: przegląd porównawczy projektów i porady dotyczące wyboru paneli © Geostart

Rodzaje paneli słonecznych: przegląd porównawczy projektów i porady dotyczące wyboru paneli

Energia alternatywna rozwija się w Europie na tyle, na ile to możliwe, co pokazuje swoją obietnicę wynikami. Pojawiają się nowe typy paneli słonecznych, ich wydajność wzrasta.

Jeśli chcesz zapewnić działanie budynku przemysłowego lub lokalu mieszkalnego wykorzystującego energię słoneczną, musisz najpierw poznać różnice w wyposażeniu, zrozumieć, które panele słoneczne są odpowiednie do warunków klimatycznych w danym regionie.

Pomożemy Ci rozwiązać ten problem. W artykule omówiono zasadę działania konwerterów fotoelektrycznych, przedstawiono przegląd różnych typów paneli słonecznych, wskazując ich cechy, zalety i wady. Po zapoznaniu się z materiałem będziesz mógł dokonać właściwego wyboru do aranżacji wydajnego systemu solarnego.

Jak działają panele słoneczne

Zdecydowana większość paneli słonecznych to w sensie fizycznym konwertery fotowoltaiczne. Efekt elektrogeneracji występuje w miejscu półprzewodnikowego złącza pn.

Schemat działania ogniwa fotowoltaicznego

To właśnie wafle krzemowe stanowią podstawę kosztu paneli słonecznych, ale używając ich jako całodobowego źródła energii elektrycznej, będziesz musiał dodatkowo kupić drogie baterie

Panel składa się z dwóch wafli krzemowych o różnych właściwościach. Pod wpływem światła w jednym z nich występuje brak elektronów, aw drugim ich nadmiar. Każda płyta ma miedziane paski przewodzące, które są podłączone do przetworników napięcia.

Przemysłowy panel słoneczny składa się z wielu laminowanych ogniw fotowoltaicznych połączonych ze sobą i zamontowanych na elastycznym lub sztywnym podłożu.

Wydajność sprzętu zależy w dużej mierze od czystości krzemu i orientacji jego kryształów. To właśnie te parametry inżynierowie starali się poprawić w ciągu ostatnich dziesięcioleci. Głównym problemem z tym jest wysoki koszt procesów leżących u podstaw oczyszczania krzemu i rozmieszczenia kryształów w jednym kierunku w całym panelu.

Maksymalna wydajność paneli słonecznych

Każdego roku maksymalna wydajność różnych paneli słonecznych zmienia się w górę, ponieważ w badania nad nowymi materiałami fotowoltaicznymi inwestuje się miliardy dolarów (+)

Półprzewodniki przetworników fotowoltaicznych można wykonać nie tylko z krzemu, ale także z innych materiałów – zasada działania baterii nie ulega zmianie.

Rodzaje konwerterów fotowoltaicznych

Przemysłowe panele słoneczne są klasyfikowane według ich cech konstrukcyjnych i rodzaju działającej warstwy fotowoltaicznej.

W zależności od typu urządzenia istnieją takie typy baterii:

Elastyczne panele cienkowarstwowe stopniowo zajmują coraz większą niszę na rynku ze względu na ich wszechstronność montażu, ponieważ można je montować na większości powierzchni o różnych formach architektonicznych.

Porównanie sprawności działania paneli słonecznych

Rzeczywiste właściwości paneli słonecznych są zwykle niższe niż wskazane w instrukcjach. Dlatego przed zainstalowaniem ich w domu warto zobaczyć na własne oczy podobny zrealizowany projekt.

W zależności od rodzaju pracującej warstwy fotowoltaicznej, panele słoneczne dzielą się na następujące typy:

  1. Krzem: monokrystaliczny, polikrystaliczny, amorficzny.
  2. Tellur-kadm.
  3. Na bazie selenku indowo-miedziowo-galowego.
  4. Polimer
  5. Organiczny.
  6. Na bazie arsenku galu.
  7. Połączone i wielowarstwowe.

Nie wszystkie typy paneli słonecznych są interesujące dla ogólnego konsumenta, ale tylko dwa pierwsze podgatunki krystaliczne.

Chociaż niektóre inne typy paneli mają wysoką wydajność, nie są one szeroko stosowane ze względu na ich wysoki koszt.

Zaleca się, aby panele polikrystaliczne były zorientowane na wschód i zachód, a na stronę południową lepiej kupić moduł monokrystaliczny

Cienkowarstwowe panele słoneczne są popularne w produkcji przenośnych turystycznych paneli słonecznych.

Arsen w ogniwach słonecznych z arsenku galu staje się toksyczny dopiero w bezpośrednim kontakcie z wodą.

Organiczne panele słoneczne nie są jeszcze dostępne dla masowego konsumenta z powodu niewystarczających testów technologii.

Ogniwa fotowoltaiczne krzemowe są dość wrażliwe na ciepło. Temperatura bazowa do pomiaru wytwarzania energii wynosi 25°C. Przy jego wzroście o jeden stopień wydajność paneli spada o 0,45-0,5%.

Następnie szczegółowo omówione zostaną panele słoneczne, które cieszą się największym zainteresowaniem konsumentów.

Charakterystyka paneli na bazie silikonu

Krzem do ogniw słonecznych wytwarzany jest z proszku kwarcowego – zmielonych kryształów kwarcu. Najbogatsze złoża surowców znajdują się na Zachodniej Syberii i na Środkowym Uralu, więc perspektywy dla tego obszaru energii słonecznej są prawie nieograniczone.

Już teraz panele z krzemu krystalicznego i amorficznego stanowią ponad 80% rynku. Dlatego warto rozważyć je bardziej szczegółowo.

Panele z krzemu monokrystalicznego

Nowoczesne wafle krzemu monokrystalicznego (mono-Si) mają jednolity ciemnoniebieski kolor na całej powierzchni. Do ich produkcji wykorzystywany jest najczystszy krzem. Ogniwa fotowoltaiczne monokrystaliczne mają najwyższą cenę spośród wszystkich płytek krzemowych, ale również zapewniają najlepszą wydajność.

Monokrystaliczny panel słoneczny

Duże monokrystaliczne panele słoneczne z mechanizmami obrotowymi idealnie wpasowują się w pustynne krajobrazy. Istnieją warunki dla maksymalnej wydajności

READ
Sterownik turbiny wiatrowej: schemat, ceny, jak to zrobić samemu

Wysoki koszt produkcji wynika z trudności w orientacji wszystkich kryształów krzemu w tym samym kierunku. Dzięki takim właściwościom fizycznym warstwy roboczej maksymalna wydajność jest zapewniona tylko wtedy, gdy światło słoneczne jest prostopadłe do powierzchni płyty.

Baterie monokrystaliczne wymagają dodatkowego wyposażenia, które automatycznie obraca je w ciągu dnia tak, aby płaszczyzna paneli była jak najbardziej prostopadła do promieni słonecznych.

Warstwy krzemu z jednostronnie zorientowanymi kryształami są wycinane z cylindrycznego pręta metalu, dzięki czemu gotowe bloki fotowoltaiczne wyglądają jak kwadrat zaokrąglony na rogach.

Do zalet baterii z krzemu monokrystalicznego należą:

  1. Wysoka wydajność o wartości 17-25%.
  2. Zwartość – mniejsza powierzchnia rozmieszczenia sprzętu na jednostkę mocy w porównaniu z panelami z polikrystalicznego krzemu.
  3. trwałość — zapewniona jest wystarczająca sprawność wytwarzania energii elektrycznej na okres do 25 lat.

Są tylko dwie wady takich baterii:

  1. Wysokie koszty i długoterminowy zwrot.
  2. Wrażliwość na zanieczyszczenia. Pył rozprasza światło, więc sprawność pokrytych nim paneli słonecznych gwałtownie spada.

Ze względu na potrzebę bezpośredniego nasłonecznienia, monokrystaliczne panele słoneczne są instalowane głównie na zewnątrz lub na wysokości. Im bliżej równika i im więcej słonecznych dni, tym korzystniejsza jest instalacja tego typu ogniw fotowoltaicznych.

Polikrystaliczne ogniwa słoneczne

Panele z polikrystalicznego krzemu (multi-Si) mają nierówny niebieski kolor ze względu na zróżnicowaną orientację kryształów. Czystość krzemu użytego do ich produkcji jest nieco niższa niż w przypadku odpowiedników monokryształowych.

Wielokierunkowość kryształów zapewnia wysoką skuteczność w świetle rozproszonym – 12-18%. Jest niższy niż w kryształach jednokierunkowych, ale przy pochmurnej pogodzie takie panele są bardziej efektywne.

Niejednorodność materiału prowadzi również do obniżenia kosztów produkcji krzemu. Oczyszczony metal do polikrystalicznych paneli słonecznych wlewa się do form bez żadnych specjalnych sztuczek.

W produkcji stosuje się specjalne techniki tworzenia kryształów, ale ich kierunkowość nie jest kontrolowana. Po schłodzeniu krzem jest cięty na warstwy i przetwarzany według specjalnego algorytmu.

Panele polikrystaliczne nie wymagają stałej orientacji w kierunku słońca, dlatego do ich umieszczenia aktywnie wykorzystuje się dachy domów i budynków przemysłowych.

Schemat działania a promieniowanie słoneczne

W ciągu dnia przy lekkim zachmurzeniu zalety amorficznych krzemowych paneli słonecznych nie będą zauważalne, ich zalety ujawniają się dopiero przy gęstych chmurach lub w cieniu (+)

Zalety paneli słonecznych z wielokierunkowymi kryształami to:

  1. Wysoka efektywność w warunkach rozproszonego światła.
  2. Możliwość stałej instalacji na dachach budynków.
  3. niższy koszt w porównaniu do paneli monokrystalicznych.
  4. Czas trwania operacji – spadek wydajności po 20 latach eksploatacji to tylko 15-20%.

Dostępne są również wady paneli polikrystalicznych:

  1. Zmniejszona wydajność o wartości 12-18%.
  2. Względna masywność – wymaga więcej miejsca na instalację na jednostkę mocy w porównaniu z monokryształowymi odpowiednikami.

Polikrystaliczne panele słoneczne zyskują coraz większy udział w rynku wśród innych baterii krzemowych. Gwarantują to szerokie możliwości obniżenia kosztów ich produkcji. Wydajność takich paneli również rośnie z roku na rok, szybko zbliżając się do 20% dla produktów masowych.

Panele słoneczne z amorficznego krzemu

Mechanizm produkcji paneli słonecznych z krzemu amorficznego zasadniczo różni się od produkcji krystalicznych ogniw fotowoltaicznych. Tutaj nie stosuje się czystego niemetalu, ale jego wodorek, którego gorące opary osadzają się na podłożu.

W wyniku tej technologii nie powstają klasyczne kryształy, a koszty produkcji są drastycznie obniżone.

Amorficzne panele słoneczne

Ogniwa fotowoltaiczne wykonane z osadzonego krzemu amorficznego można mocować zarówno na elastycznym podłożu polimerowym, jak i na sztywnej tafli szklanej.

W tej chwili istnieją już trzy generacje paneli z amorficznego krzemu, z których każda znacząco zwiększa wydajność. Jeśli pierwsze moduły fotowoltaiczne miały sprawność 4-5%, teraz masowo sprzedawane są na rynku modele drugiej generacji o sprawności 8-9%.

Najnowsze panele amorficzne mają wydajność do 12% i już zaczynają pojawiać się na rynku, ale nadal są dość drogie.

Ze względu na cechy tej technologii produkcji możliwe jest stworzenie warstwy krzemu zarówno na sztywnym, jak i elastycznym podłożu. Z tego powodu moduły z krzemu amorficznego są aktywnie wykorzystywane w elastycznych, cienkowarstwowych modułach fotowoltaicznych. Ale opcje z elastycznym podkładem są znacznie droższe.

Fizyczna i chemiczna struktura amorficznego krzemu pozwala na maksymalną absorpcję fotonów słabego światła rozproszonego do generowania elektryczności. Dlatego takie panele nadają się do stosowania w regionach północnych z dużymi wolnymi obszarami.

READ
Budujemy eko-dom: odpowiednie materiały, komunikacja i szczegółowe instrukcje

Wydajność baterii opartych na krzemie amorficznym nie spada w wysokich temperaturach, choć pod tym parametrem ustępują one panelom z arsenku galu.

Wytwarzanie energii przez baterię krystaliczną i amorficzną

Przy tym samym koszcie sprzętu panele słoneczne z wodorkiem krzemu wykazują większą wydajność niż ich mono- i polikrystaliczne odpowiedniki (+)

Podsumowując, możemy wskazać następujące zalety amorficznych paneli słonecznych:

  1. wszechstronność – możliwość wykonania elastycznych i cienkich paneli, montażu baterii na dowolnych formach architektonicznych.
  2. Wysoka wydajność w rozproszonym świetle.
  3. Stabilna praca w wysokich temperaturach.
  4. Prostota i niezawodność projektu. Takie panele praktycznie się nie łamią.
  5. Utrzymanie wydajności w trudnych warunkach – mniejszy spadek wydajności na zakurzonej powierzchni niż w przypadku analogów krystalicznych

Żywotność takich ogniw fotowoltaicznych, począwszy od drugiej generacji, wynosi 20-25 lat przy spadku mocy 15-20%. Wady paneli z amorficznego krzemu obejmują jedynie potrzebę większych powierzchni, aby pomieścić sprzęt o wymaganej mocy.

Przegląd urządzeń bezsilikonowych

Niektóre panele słoneczne wykonane z rzadkich i drogich metali mają sprawność przekraczającą 30%. Są wielokrotnie droższe niż ich krzemowe odpowiedniki, ale nadal zajmowały niszę handlową high-tech ze względu na ich szczególne właściwości.

Panele słoneczne z metali rzadkich

Istnieje kilka rodzajów rzadkich metalowych paneli słonecznych i nie wszystkie są bardziej wydajne niż moduły z monokrystalicznego krzemu.

Jednak możliwość pracy w ekstremalnych warunkach pozwala producentom takich paneli słonecznych wytwarzać konkurencyjne produkty i prowadzić dalsze badania.

Panele z warstwą tellurku kadmu

Panele z tellurku kadmu są aktywnie wykorzystywane w okładzinach budynków w krajach równikowych i arabskich, gdzie ich powierzchnia nagrzewa się w ciągu dnia do 70-80 stopni

Głównymi stopami używanymi do produkcji ogniw fotowoltaicznych są tellurku kadmu (CdTe), selenek indowo-miedziowo-galowy (CIGS) oraz selenek indowo-miedziowy (CIS).

Kadm jest metalem toksycznym, natomiast ind, gal i tellur są dość rzadkie i drogie, więc masowa produkcja opartych na nich paneli słonecznych jest nawet teoretycznie niemożliwa.

Wydajność takich paneli kształtuje się na poziomie 25-35%, choć w wyjątkowych przypadkach może sięgać nawet 40%. Wcześniej były wykorzystywane głównie w przemyśle kosmicznym, ale teraz pojawił się nowy obiecujący kierunek.

Ze względu na stabilną pracę fotokomórek wykonanych z metali rzadkich w temperaturach 130-150°C stosuje się je w elektrowniach słonecznych. Jednocześnie promienie słońca z dziesiątek lub setek luster skupiają się na małym panelu, który jednocześnie wytwarza prąd i przekazuje energię cieplną do wodnego wymiennika ciepła.

W wyniku podgrzania wody powstaje para, która powoduje obrót turbiny i wytwarzanie energii elektrycznej. W ten sposób energia słoneczna jest jednocześnie przetwarzana na energię elektryczną na dwa sposoby z maksymalną wydajnością.

Analogi polimerowe i organiczne

Moduły fotowoltaiczne oparte na związkach organicznych i polimerowych zaczęto opracowywać dopiero w ostatniej dekadzie, ale naukowcy poczynili już znaczne postępy. Największy postęp wykazuje firma europejska Heliatek, który wyposażył już kilka wieżowców w organiczne panele słoneczne.

Grubość typu konstrukcji folii rolkowej HeliaFilm wynosi tylko 1 mm.

W produkcji paneli polimerowych wykorzystywane są substancje takie jak fulereny węglowe, ftalocyjanina miedzi, polifenylen i inne. Sprawność takich ogniw słonecznych sięga już 14-15%, a koszt produkcji jest kilkakrotnie niższy niż krystalicznych paneli słonecznych.

Poważna jest kwestia okresu degradacji organicznej warstwy roboczej. Do tej pory nie jest możliwe wiarygodne potwierdzenie poziomu jego sprawności po kilku latach eksploatacji.

Zalety organicznych paneli słonecznych to:

  • możliwość bezpiecznej dla środowiska utylizacji;
  • niski koszt produkcji;
  • elastyczny projekt.

Wady takich fotokomórek to stosunkowo niska wydajność oraz brak rzetelnej informacji o warunkach stabilnej pracy paneli. Możliwe, że za 5-10 lat znikną wszystkie wady organicznych ogniw słonecznych, a staną się one poważną konkurencją dla płytek krzemowych.

Jaki panel słoneczny wybrać?

Wybór paneli słonecznych do domów wiejskich na szerokości geograficznej 45-60 ° nie jest trudny. Tutaj warto rozważyć tylko dwie opcje: polikrystaliczne i monokrystaliczne panele krzemowe.

Przy braku miejsca lepiej jest preferować bardziej wydajne modele z jednostronną orientacją kryształów, przy nieograniczonej powierzchni zaleca się zakup baterii polikrystalicznych.

Prognoza rynku paneli słonecznych DW

Nie warto skupiać się na prognozach firm analitycznych dotyczących rozwoju rynku paneli fotowoltaicznych, bo ich najlepsze przykłady być może jeszcze nie zostały wymyślone.

Lepiej wybrać konkretnego producenta, wymaganą moc i dodatkowy sprzęt przy udziale menedżerów firm zajmujących się sprzedażą i instalacją takiego sprzętu. Warto wiedzieć, że jakość i cena modułów fotowoltaicznych największych producentów niewiele się różnią.

Należy pamiętać, że przy zamawianiu zestawu pod klucz koszt samych paneli słonecznych wyniesie tylko 30-40% całkowitej kwoty. Okres zwrotu dla takich projektów wynosi 5-10 lat i zależy od poziomu zużycia energii oraz możliwości sprzedaży nadwyżki energii elektrycznej do sieci miejskiej.

READ
Baterie do paneli słonecznych: żelowe, kwasowo-ołowiowe itp.

Niektórzy rzemieślnicy wolą montować panele słoneczne własnymi rękami. Na naszej stronie internetowej znajdują się artykuły ze szczegółowym opisem technologii produkcji takich paneli, ich połączenia i rozmieszczenia systemów ogrzewania słonecznego.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Prezentowane filmy pokazują działanie różnych paneli słonecznych w rzeczywistych warunkach. Pomogą Ci również zrozumieć wybór powiązanego sprzętu.

Zasady doboru paneli słonecznych i związanego z nimi wyposażenia:

Rodzaje paneli słonecznych:

Badania paneli monokrystalicznych i polikrystalicznych:

Dla ludności i małych zakładów przemysłowych nadal nie ma realnej alternatywy dla paneli z krzemu krystalicznego. Jednak tempo rozwoju nowych typów paneli słonecznych pozwala mieć nadzieję, że energia słoneczna wkrótce stanie się głównym źródłem energii elektrycznej w wielu wiejskich domach.

Wszystkich zainteresowanych kwestią doboru i użytkowania paneli fotowoltaicznych zapraszamy do komentowania, zadawania pytań i uczestniczenia w dyskusjach. Formularz kontaktowy znajduje się w dolnym bloku.

Rodzaje paneli słonecznych: przegląd porównawczy projektów i porady dotyczące wyboru paneli

Energia alternatywna rozwija się w Europie na tyle, na ile to możliwe, co pokazuje swoją obietnicę wynikami. Pojawiają się nowe typy paneli słonecznych, ich wydajność wzrasta.

Jeśli chcesz zapewnić działanie budynku przemysłowego lub lokalu mieszkalnego wykorzystującego energię słoneczną, musisz najpierw poznać różnice w wyposażeniu, zrozumieć, które panele słoneczne są odpowiednie do warunków klimatycznych w danym regionie.

Jak działają panele słoneczne

Zdecydowana większość paneli słonecznych to w sensie fizycznym konwertery fotowoltaiczne. Efekt elektrogeneracji występuje w miejscu półprzewodnikowego złącza pn.

To właśnie wafle krzemowe stanowią podstawę kosztu paneli słonecznych, ale używając ich jako całodobowego źródła energii elektrycznej, będziesz musiał dodatkowo kupić drogie baterie

Panel składa się z dwóch wafli krzemowych o różnych właściwościach. Pod wpływem światła w jednym z nich występuje brak elektronów, aw drugim ich nadmiar. Każda płyta ma miedziane paski przewodzące, które są podłączone do przetworników napięcia.

Przemysłowy panel słoneczny składa się z wielu laminowanych ogniw fotowoltaicznych połączonych ze sobą i zamontowanych na elastycznym lub sztywnym podłożu.

Wydajność sprzętu zależy w dużej mierze od czystości krzemu i orientacji jego kryształów. To właśnie te parametry inżynierowie starali się poprawić w ciągu ostatnich dziesięcioleci. Głównym problemem z tym jest wysoki koszt procesów leżących u podstaw oczyszczania krzemu i rozmieszczenia kryształów w jednym kierunku w całym panelu.

Każdego roku maksymalna wydajność różnych paneli słonecznych zmienia się w górę, ponieważ w badania nad nowymi materiałami fotowoltaicznymi inwestuje się miliardy dolarów (+)

Półprzewodniki przetworników fotowoltaicznych można wykonać nie tylko z krzemu, ale także z innych materiałów – zasada działania baterii nie ulega zmianie.

Rodzaje konwerterów fotowoltaicznych

Przemysłowe panele słoneczne są klasyfikowane według ich cech konstrukcyjnych i rodzaju działającej warstwy fotowoltaicznej.

W zależności od typu urządzenia istnieją takie typy baterii:

  • elastyczne panele;
  • sztywne moduły.

Elastyczne panele cienkowarstwowe stopniowo zajmują coraz większą niszę na rynku ze względu na ich wszechstronność montażu, ponieważ można je montować na większości powierzchni o różnych formach architektonicznych.

Rzeczywiste właściwości paneli słonecznych są zwykle niższe niż wskazane w instrukcjach. Dlatego przed zainstalowaniem ich w domu warto zobaczyć na własne oczy podobny zrealizowany projekt.

W zależności od rodzaju pracującej warstwy fotowoltaicznej, panele słoneczne dzielą się na następujące typy:

Nie wszystkie typy paneli słonecznych są interesujące dla ogólnego konsumenta, ale tylko dwa pierwsze podgatunki krystaliczne.

Chociaż niektóre inne typy paneli mają wysoką wydajność, nie są one szeroko stosowane ze względu na ich wysoki koszt.

Ogniwa fotowoltaiczne krzemowe są dość wrażliwe na ciepło. Temperatura bazowa do pomiaru wytwarzania energii wynosi 25°C. Przy jego wzroście o jeden stopień wydajność paneli spada o 0,45-0,5%.

Następnie szczegółowo omówione zostaną panele słoneczne, które cieszą się największym zainteresowaniem konsumentów.

Charakterystyka paneli na bazie silikonu

Krzem do ogniw słonecznych wytwarzany jest z proszku kwarcowego – zmielonych kryształów kwarcu. Najbogatsze złoża surowców znajdują się na Zachodniej Syberii i na Środkowym Uralu, więc perspektywy dla tego obszaru energii słonecznej są prawie nieograniczone.

Już teraz panele z krzemu krystalicznego i amorficznego stanowią ponad 80% rynku. Dlatego warto rozważyć je bardziej szczegółowo.

READ
Jak zrobić pompę ciepła własnymi rękami

Panele z krzemu monokrystalicznego

Nowoczesne wafle krzemu monokrystalicznego (mono-Si) mają jednolity ciemnoniebieski kolor na całej powierzchni. Do ich produkcji wykorzystywany jest najczystszy krzem. Ogniwa fotowoltaiczne monokrystaliczne mają najwyższą cenę spośród wszystkich płytek krzemowych, ale również zapewniają najlepszą wydajność.

Duże monokrystaliczne panele słoneczne z mechanizmami obrotowymi idealnie wpasowują się w pustynne krajobrazy. Istnieją warunki dla maksymalnej wydajności

Wysoki koszt produkcji wynika z trudności w orientacji wszystkich kryształów krzemu w tym samym kierunku. Dzięki takim właściwościom fizycznym warstwy roboczej maksymalna wydajność jest zapewniona tylko wtedy, gdy światło słoneczne jest prostopadłe do powierzchni płyty.

Baterie monokrystaliczne wymagają dodatkowego wyposażenia, które automatycznie obraca je w ciągu dnia tak, aby płaszczyzna paneli była jak najbardziej prostopadła do promieni słonecznych.

Warstwy krzemu z jednostronnie zorientowanymi kryształami są wycinane z cylindrycznego pręta metalu, dzięki czemu gotowe bloki fotowoltaiczne wyglądają jak kwadrat zaokrąglony na rogach.

Do zalet baterii z krzemu monokrystalicznego należą:

Są tylko dwie wady takich baterii:

Ze względu na potrzebę bezpośredniego nasłonecznienia, monokrystaliczne panele słoneczne są instalowane głównie na zewnątrz lub na wysokości. Im bliżej równika i im więcej słonecznych dni, tym korzystniejsza jest instalacja tego typu ogniw fotowoltaicznych.

Polikrystaliczne ogniwa słoneczne

Panele z polikrystalicznego krzemu (multi-Si) mają nierówny niebieski kolor ze względu na zróżnicowaną orientację kryształów. Czystość krzemu użytego do ich produkcji jest nieco niższa niż w przypadku odpowiedników monokryształowych.

Wielokierunkowość kryształów zapewnia wysoką skuteczność w świetle rozproszonym – 12-18%. Jest niższy niż w kryształach jednokierunkowych, ale przy pochmurnej pogodzie takie panele są bardziej efektywne.

Niejednorodność materiału prowadzi również do obniżenia kosztów produkcji krzemu. Oczyszczony metal do polikrystalicznych paneli słonecznych wlewa się do form bez żadnych specjalnych sztuczek.

W produkcji stosuje się specjalne techniki tworzenia kryształów, ale ich kierunkowość nie jest kontrolowana. Po schłodzeniu krzem jest cięty na warstwy i przetwarzany według specjalnego algorytmu.

Panele polikrystaliczne nie wymagają stałej orientacji w kierunku słońca, dlatego do ich umieszczenia aktywnie wykorzystuje się dachy domów i budynków przemysłowych.

W ciągu dnia przy lekkim zachmurzeniu zalety amorficznych krzemowych paneli słonecznych nie będą zauważalne, ich zalety ujawniają się dopiero przy gęstych chmurach lub w cieniu (+)

Zalety paneli słonecznych z wielokierunkowymi kryształami to:

Dostępne są również wady paneli polikrystalicznych:

Polikrystaliczne panele słoneczne zyskują coraz większy udział w rynku wśród innych baterii krzemowych. Gwarantują to szerokie możliwości obniżenia kosztów ich produkcji. Wydajność takich paneli również rośnie z roku na rok, szybko zbliżając się do 20% dla produktów masowych.

Panele słoneczne z amorficznego krzemu

Mechanizm produkcji paneli słonecznych z krzemu amorficznego zasadniczo różni się od produkcji krystalicznych ogniw fotowoltaicznych. Tutaj nie stosuje się czystego niemetalu, ale jego wodorek, którego gorące opary osadzają się na podłożu.

W wyniku tej technologii nie powstają klasyczne kryształy, a koszty produkcji są drastycznie obniżone.

Ogniwa fotowoltaiczne wykonane z osadzonego krzemu amorficznego można mocować zarówno na elastycznym podłożu polimerowym, jak i na sztywnej tafli szklanej.

W tej chwili istnieją już trzy generacje paneli z amorficznego krzemu, z których każda znacząco zwiększa wydajność. Jeśli pierwsze moduły fotowoltaiczne miały sprawność 4-5%, teraz masowo sprzedawane są na rynku modele drugiej generacji o sprawności 8-9%.

Najnowsze panele amorficzne mają wydajność do 12% i już zaczynają pojawiać się na rynku, ale nadal są dość drogie.

Ze względu na cechy tej technologii produkcji możliwe jest stworzenie warstwy krzemu zarówno na sztywnym, jak i elastycznym podłożu. Z tego powodu moduły z krzemu amorficznego są aktywnie wykorzystywane w elastycznych, cienkowarstwowych modułach fotowoltaicznych. Ale opcje z elastycznym podkładem są znacznie droższe.

Fizyczna i chemiczna struktura amorficznego krzemu pozwala na maksymalną absorpcję fotonów słabego światła rozproszonego do generowania elektryczności. Dlatego takie panele nadają się do stosowania w regionach północnych z dużymi wolnymi obszarami.

Wydajność baterii opartych na krzemie amorficznym nie spada w wysokich temperaturach, choć pod tym parametrem ustępują one panelom z arsenku galu.

Przy tym samym koszcie sprzętu panele słoneczne z wodorkiem krzemu wykazują większą wydajność niż ich mono- i polikrystaliczne odpowiedniki (+)

Podsumowując, możemy wskazać następujące zalety amorficznych paneli słonecznych:

READ
Biokominek „zrób to sam”: rysunki i instrukcje krok po kroku.

Żywotność takich ogniw fotowoltaicznych, począwszy od drugiej generacji, wynosi 20-25 lat przy spadku mocy 15-20%. Wady paneli z amorficznego krzemu obejmują jedynie potrzebę większych powierzchni, aby pomieścić sprzęt o wymaganej mocy.

Przegląd urządzeń bezsilikonowych

Niektóre panele słoneczne wykonane z rzadkich i drogich metali mają sprawność przekraczającą 30%. Są wielokrotnie droższe niż ich krzemowe odpowiedniki, ale nadal zajmowały niszę handlową high-tech ze względu na ich szczególne właściwości.

Panele słoneczne z metali rzadkich

Istnieje kilka rodzajów rzadkich metalowych paneli słonecznych i nie wszystkie są bardziej wydajne niż moduły z monokrystalicznego krzemu.

Jednak możliwość pracy w ekstremalnych warunkach pozwala producentom takich paneli słonecznych wytwarzać konkurencyjne produkty i prowadzić dalsze badania.

Panele z tellurku kadmu są aktywnie wykorzystywane w okładzinach budynków w krajach równikowych i arabskich, gdzie ich powierzchnia nagrzewa się w ciągu dnia do 70-80 stopni

Głównymi stopami używanymi do produkcji ogniw fotowoltaicznych są tellurku kadmu (CdTe), selenek indowo-miedziowo-galowy (CIGS) oraz selenek indowo-miedziowy (CIS).

Kadm jest metalem toksycznym, natomiast ind, gal i tellur są dość rzadkie i drogie, więc masowa produkcja opartych na nich paneli słonecznych jest nawet teoretycznie niemożliwa.

Wydajność takich paneli kształtuje się na poziomie 25-35%, choć w wyjątkowych przypadkach może sięgać nawet 40%. Wcześniej były wykorzystywane głównie w przemyśle kosmicznym, ale teraz pojawił się nowy obiecujący kierunek.

Ze względu na stabilną pracę fotokomórek wykonanych z metali rzadkich w temperaturach 130-150°C stosuje się je w elektrowniach słonecznych. Jednocześnie promienie słońca z dziesiątek lub setek luster skupiają się na małym panelu, który jednocześnie wytwarza prąd i przekazuje energię cieplną do wodnego wymiennika ciepła.

W wyniku podgrzania wody powstaje para, która powoduje obrót turbiny i wytwarzanie energii elektrycznej. W ten sposób energia słoneczna jest jednocześnie przetwarzana na energię elektryczną na dwa sposoby z maksymalną wydajnością.

Analogi polimerowe i organiczne

Moduły fotowoltaiczne oparte na związkach organicznych i polimerowych zaczęto opracowywać dopiero w ostatniej dekadzie, ale naukowcy poczynili już znaczne postępy. Największy postęp wykazuje firma europejska Heliatek , który wyposażył już kilka wieżowców w organiczne panele słoneczne.

Grubość typu konstrukcji folii rolkowej HeliaFilm wynosi tylko 1 mm.

W produkcji paneli polimerowych wykorzystywane są substancje takie jak fulereny węglowe, ftalocyjanina miedzi, polifenylen i inne. Sprawność takich ogniw słonecznych sięga już 14-15%, a koszt produkcji jest kilkakrotnie niższy niż krystalicznych paneli słonecznych.

Poważna jest kwestia okresu degradacji organicznej warstwy roboczej. Do tej pory nie jest możliwe wiarygodne potwierdzenie poziomu jego sprawności po kilku latach eksploatacji.

Zalety organicznych paneli słonecznych to:

  • możliwość bezpiecznej dla środowiska utylizacji;
  • niski koszt produkcji;
  • elastyczny projekt.

Wady takich fotokomórek to stosunkowo niska wydajność oraz brak rzetelnej informacji o warunkach stabilnej pracy paneli. Możliwe, że za 5-10 lat znikną wszystkie wady organicznych ogniw słonecznych, a staną się one poważną konkurencją dla płytek krzemowych.

Jaki panel słoneczny wybrać?

Wybór paneli słonecznych do domów wiejskich na szerokości geograficznej 45-60 ° nie jest trudny. Tutaj warto rozważyć tylko dwie opcje: polikrystaliczne i monokrystaliczne panele krzemowe.

Przy braku miejsca lepiej jest preferować bardziej wydajne modele z jednostronną orientacją kryształów, przy nieograniczonej powierzchni zaleca się zakup baterii polikrystalicznych.

Nie warto skupiać się na prognozach firm analitycznych dotyczących rozwoju rynku paneli fotowoltaicznych, bo ich najlepsze przykłady być może jeszcze nie zostały wymyślone.

Lepiej wybrać konkretnego producenta, wymaganą moc i dodatkowy sprzęt przy udziale menedżerów firm zajmujących się sprzedażą i instalacją takiego sprzętu. Warto wiedzieć, że jakość i cena modułów fotowoltaicznych największych producentów niewiele się różnią.

Należy pamiętać, że przy zamawianiu zestawu pod klucz koszt samych paneli słonecznych wyniesie tylko 30-40% całkowitej kwoty. Okres zwrotu dla takich projektów wynosi 5-10 lat i zależy od poziomu zużycia energii oraz możliwości sprzedaży nadwyżki energii elektrycznej do sieci miejskiej.

Zasady doboru paneli słonecznych i związanego z nimi wyposażenia:

Rodzaje paneli słonecznych:

Badania paneli monokrystalicznych i polikrystalicznych:

Dla ludności i małych zakładów przemysłowych nadal nie ma realnej alternatywy dla paneli z krzemu krystalicznego. Jednak tempo rozwoju nowych typów paneli słonecznych pozwala mieć nadzieję, że energia słoneczna wkrótce stanie się głównym źródłem energii elektrycznej w wielu wiejskich domach.

Rating
( No ratings yet )
Like this post? Please share to your friends:
Leave a Reply

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: