Элементы монокристаллы для солнечной панели

Монокристаллические солнечные панели

Уже никого не удивишь сегодня солнечными батареями, которые еще 10 лет назад считались диковинкой, их эффективность была невысокая, а стоили эти разработки очень дорого. Сегодня они пользуются большой популярностью, и сфера применения их становится все шире: подзарядка девайсов во время похода, основной или резервный источник питания в быту и др. Также возможно использование некоторых солнечных панелей, как дополнительный источник энергии в автомобилях. Получая электроэнергию от солнечных лучей, монокристаллические солнечные панели не могут давать ее постоянно, а для запаса требуются аккумуляторы, чтобы в любое время использовать энергию.

Схема устройства солнечной панели простая: корпус, в который помещены полупроводниковые кремниевые фотоэлементы и провода. При воздействии световых лучей на свободные электроны фотоэлемента, они начинают двигаться. В цепь может включаться аккумулятор для того, чтобы в ночное время или при недостаточности дневного освещения (влияние погодных условий) обеспечить потребителей электроэнергией.

Монокристаллические солнечные панели используют кремниевые полупроводниковые пластины, которые включают полупроводниковый кристалл их кремния.

Особенности конструкции солнечной панели и ее применение

Все преобразователи солнечной энергии могут быть двух типов: монокристаллические солнечные панели и поликристаллические. Эффективность выработки электрической энергии и стоимость устройства напрямую зависят от типа конструкции солнечной панели.

Производителя устройств используют такие материалы, как кремний, теллурид, соединения, в основе которых галлий, селен, медь, индий. Совсем недавно разработали батареи, в которых арсенид галлия является рабочим материалом.

Для изготовления солнечных панелей отечественные производители чаще всего используют полупроводниковые пластины из кремния. В готовом виде модули имеют конструкцию, состоящую из ячеек для выработки электричества. На специальные стеллажи «Актуатор«, которые имеют поворотные устройства, устанавливаются плоские панели. Эти поворотные приспособления необходимы для того, чтобы создавать такой угол попадания солнца на проводник, который будет наиболее оптимальным. Существуют и такие конструкции, где сразу осуществлена настройка проводника на постоянный угол, они неподвижны. Стоят такие устройства дешевле, но и эффективность ниже.

Аккумулятор – важный элемент солнечной батареи. Он обеспечивает создание резерва электроэнергии, которая может использоваться в то время, когда дневного освещения недостаточно, или ночью.

Монокристаллические солнечные панели: особенности

Выше уже было сказано, что солнечные панели могут быть поли- и монокристаллическими. Нужно детальнее остановиться именно на втором варианте, потому что его мощность выше, а стоимость более дорогая.

Главная особенность монокристаллической солнечной батареи заключается в том, что для нее, используя способ Чохральского, выращивает монокристалл кремния. Стоимость кремния дороже, нежели поликристаллическая пластина, но мощность устройства будет больше, принимая во внимание высокое качество монокристаллического модуля. Так, эффективность работы такой панели составляет около 20 %.

При попадании световых лучей на поверхность монокристалла кремния, возникает направленное движение свободных электронов. К кристаллу с обеих сторон крепятся провода, которые направляются к потребителю электроэнергии.

Такие пластины имеют высокий КПД, что достигается равномерным распределением солнечных лучей по поверхности кристалла, они не рассеиваются. В пластине большая площадь р-n перехода, благодаря чему достигается свободное проникновение электронов в проводнике из одной его части в другую.

Цена панелей

Чтобы вырастить большие монокристаллы полупроводника, требуются высокие затраты труда. Поэтому такие панели стоят дороже, нежели те, где используются поликристаллы. Стоимость монокристаллических солнечных панелей может быть выше поликристаллических на 10 %,. Это можно считать главным недостатком первого варианта.

Так, монокристаллическая солнечная панель, мощность которой 150 Вт, обойдется в 5400 рублей. А если мощность 200 Вт – 11700 рублей. А вот батареи, мощность которых 230 или 300 Вт будут стоить намного дороже.

Особенности установки солнечной панели

Чтобы обеспечить качественную работу солнечной панели, нужно знать особенности ее монтажа. При установке важно соблюдать такие правила:

• Установить устройство нужно в таком месте, где его не будет закрывать тень от любых предметов в течение дня.
• Обеспечить максимальный поток лучей света на фотоэлемент. Хорошо, если он будет иметь поворотное устройство, которое будет направлять его на солнце постоянно.
• Местность, на которой расположена солнечная панель, а сезон должны определять угол наклона модуля к вертикальной поверхности. При этом нужно учитывать, что положение солнца над горизонтом в зимнее время будет ниже, нежели летом.
• За лицевой стороной прибора нужно правильно ухаживать. Регулярно очищать стекла от грязи и снега, а также обеспечить удобный доступ к нему.
• Установку легко собрать самостоятельно, ознакомившись с сопроводительной документацией. Но если нет требуемых знаний в электронике, лучше все же обратиться к профессионалам.

Проверка работы

Проводится рабочее тестирование двух солнечных панелей, одинаковой мощности. Это позволяет определить, какая из них более эффективная. С этой целью устанавливаются mono- и poly-батареи так, чтобы солнечные лучи попадали на них одинаково. Мощность устройств измеряется в разное время суток, в зависимости от того, как нагревается полупроводниковый элемент.
Нужно также учесть все остальные критерии. Например, снижение мощности устройств после того, как они будут использоваться определенное время. По результатам можно будет судить о том, какая из солнечных панелей лучше. И, конечно, какой бренд предпочтительнее выбирать.

Источник

Какие солнечные батареи лучше? Монокристалл или поликристалл

Солнечные батареи в последние десять лет перешли из разряда ноу-хау и дорогостоящей разработки с низкой эффективностью в прикладные и популярные сферы. Их можно использовать для подзарядки гаджетов в походе, а также применять в роли основного или резервного источника питания для бытовых помещений и не только. Кроме того, некоторые инженерные решения могут показаться необычными, например, использование в качестве дополнительного источника энергии на транспортных средствах.

Элемент, получающий электрическую энергию прямо от солнца в достаточном количестве, не способен давать ее постоянно. Ее нужно запасать в аккумуляторах, чтобы можно было использовать по необходимости в любое время.

Солнечные панели устроены по простой схеме, куда входят полупроводниковый фотоэлемент из кремния, соединительные провода и корпус. Лучи света воздействуют на свободные электроны фотоэлемента, заставляют их двигаться. Образующийся при этом ток по проводам поступает к нагрузке. Вместо нагрузки в цепь панели может быть включен аккумулятор, который обеспечивает электрической энергией потребители в ночное время суток, когда по погодным условиям интенсивность дневного освещения мала.

устройство солнечные панели

Как монокристаллический модуль, так и ячейка на основе поликристаллов, в своем устройстве используют полупроводниковые пластины из кремния. Пластина монокристаллической панели состоит из одного полупроводникового кремниевого кристалла, а поликристаллическая панель использует структуру из множества кристаллов.

Конструкция и применение

По устройству все солнечные преобразователи разделяют на монокристаллические и поликристаллические. От конструктивного исполнения каждой панели зависит ее эффективность и стоимость. Мировые производители этих устройств используют в качестве рабочего тела кремний, теллурид кадмия и соединения на основе меди, индия, галлия, селена. Последними достижениями в этой области считаются батареи, рабочим материалом которых является арсенид галлия.

монокристаллические и поликристаллические панели

Отечественная промышленность для производства солнечных генераторов использует преимущественно кремниевые полупроводниковые пластины. Готовые модули, предназначенные для выработки электрического тока, объединяют своей конструкцией набор ячеек. Плоские панели устанавливают на специальные стеллажи с поворотными устройствами, при помощи которых в течение дня устанавливается максимально возможный угол падения лучей солнца на полупроводник. Дешевым, но менее эффективным вариантом является использование неподвижных конструкций, настроенных на определенный постоянный угол.

Важным элементом любой солнечной сборки являются аккумуляторы, которые накапливают электрическую энергию для использования ее ночью или в мало освещенное время суток. Дальше она из аккумуляторов поступает непосредственно в нагрузку, либо сначала на инвертор 12(24)–220 В, а затем к потребителю, в зависимости от его типа.

Что такое монокристаллическая солнечная батарея

Мы уже упомянули о том, что панели бывают двух типов: поли- и монокристаллические. Для начала рассмотрим монокристаллический элемент – он дороже, но мощнее.

монокристаллический модуль

Особенности

Для такой батареи выращивается специальный монокристалл кремния по способу Чохральского. Этот материал стоит дороже, чем поликристаллическая пластина, но из-за своего высокого качества монокристаллический модуль имеет больший КПД. Монокристаллические солнечные панели, собранные из отдельных кремниевых ячеек, обладают эффективностью работы, которая равна примерно 20–22%.

Лучи света, попадая на поверхность монокристалла кремния, приводят свободные электроны к направленному движению. С обеих сторон кристалла к нему присоединены провода, идущие к потребителю.

КПД такой пластины достаточно высок, так как в ней лучи солнца не рассеиваются, а равномерно распределяются по всей поверхности кристалла. Площадь р-п перехода в пластине велика, за счет чего электроны проникают из одной части полупроводника в другую беспрепятственно.

устройство монокристаллических солнечных панелей

Стоимость

Технология выращивания монокристаллов полупроводника больших размеров довольно трудоемка, из-за чего цена такой батареи всегда выше, чем аналогичного изделия на основе поликристаллов. Разница в стоимости устройств – 10%, что является главным недостатком монокристаллической батареи.

Цена монокристаллической панели мощностью 150 Вт равна 5400 руб., а такая же по конструкции батарея мощностью 200 Вт стоит 11700 руб. Гораздо дороже устройства мощностью 230 Вт и 300 Вт

Что такое поликристаллическая батарея

Если основной элемент монокристаллической батареи – это искусственно выращенный монокристалл больших размеров, то другой вид светоприемников имеет полупроводниковый элемент поликристаллической структуры.

Считается, что для потребления энергии Солнца оптимальным вариантом являются поликристаллические солнечные батареи. Они дешевле своего монокристаллического аналога, так как для производства используют обрезки, оставшиеся после монокристаллических элементов. Кремний при изготовлении рабочего элемента поликристаллической панели просто охлаждается из горячего расплава, что не требует высоких затрат и сложных технологий.

По внешнему виду поликристалл кремния отличается от монокристалла неоднородностью цветовой гаммы, отливающей голубым и светло-синим цветом. Непрерывное совершенствование технологии производства приближает по качеству поликристаллические батареи к сборкам на монокристаллах.

Особенности

Кроме более низкой стоимости, поликристаллические модули отличаются от монокристаллов тем, что снижение их мощности по мере увеличения эксплуатационного периода происходит значительнее медленнее.

Очень важно и то, что при нагреве полупроводникового элемента поликристаллического типа он не так сильно снижает свои рабочие качества, как монокристаллы.

Стоимость

Поликристаллические солнечные элементы производителя SilaSolar мощностью 50 ватт и напряжением 12 В на момент написания статьи стоят 2790 руб. Такая же по устройству батарея этого же производителя, но на 100 ватт, имеет цену 4200 руб.

Сравнение поликристаллической и монокристаллической солнечных батарей

Когда потребитель делает выбор между различными по конструкции световыми модулями, он старается дать ответ на вопрос: какие солнечные панели лучше, поли или моно? При этом ему необходимо учитывать результаты тестирования устройств, проводимых независимыми компаниями.

Приведем основные результаты тестов на отличие этих световых модулей:

• снижение номинальной мощности с увеличением срока эксплуатации у моно модулей происходит быстрее (у поликристаллического элемента за первый год работы
• мощность снижается на 2%, а у монокристаллического – на 3%);
• цена поликристаллического модуля ниже стоимости монокристаллического такой же мощности примерно на 10%;
  суммарная вырабатываемая электроэнергия монокристаллического модуля на 30% выше, чем поликристаллического при равной площади.

Из приведенных данных можно сделать вывод, что, первые дешевле и менее прихотливы, а вторые мощнее, но привередливее. Выбирая поликристаллические или монокристаллические кремниевые солнечные батареи, решайте исходя из своих финансовых возможностей обслуживать и обновлять модули, и сделайте выбор между долговечностью и мощностью. К тому же качественно произведенный поликристаллический модуль намного дешевле. Окончательный выбор остается за покупателем.

Установка солнечной панели

Для более эффективного применения батареи нужно обязательно учитывать следующие факторы ее установки:

• месторасположения устройства не должно в течение дня закрываться тенью любых других предметов;
• чтобы поток световых лучей на фотоэлемент был максимален, желательно его оборудовать поворотным устройством, выдерживающим постоянную ориентацию на солнце;
• оптимальный угол наклона модуля к вертикали сильно зависит от местности где расположена СЭС и времени года, все знают, что солнце зимой находится ниже над горизонтом;
• ухода за лицевой стороной прибора, очистки стекла от наслоений грязи и снега, нужно обеспечить к нему удобный доступ человека.

Собрать солнечную установку можно своими руками, предварительно изучив соответственную литературу.

Но если у вас нет, хотя бы базовых познаний в электричестве и электронике, то стоит доверить дело специалистам.

Тестирование

Чтобы сравнить две солнечные сборки одинаковой мощности на эффективность, разумно выполнить их рабочее тестирование. Для этого необходимо установить mono- и poly-батареи одинаково по отношению к солнцу и измерять реальную мощность устройств в зависимости от времени суток, от степени нагрева полупроводникового элемента.

Также учтите все другие параметры, которыми они будут отличаться. В том числе снижение мощности устройств после определенного периода эксплуатации. Полученные результаты дадут исчерпывающую информацию, какая из панелей (solar panels) лучше и кому из производителей этих устройств нужно в дальнейшем отдавать предпочтение.

Источник