Монокристаллические элементы для солнечных панелей

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

Монокристаллические солнечные батареи

Солнечные фотоэлементы на основе поли и монокристаллов приобретают все большую популярность. Поэтому важно выяснить, какому типу оборудования отдать свой выбор.

Монокристаллическая солнечная батарея

Выбирая для установки и использования в энергетической системе своего загородного жилища солнечные батареи, обязательно нужно изучить следующие рабочие параметры предлагаемой системы:

1. Ее технические и функциональные характеристики;
2. Указываемая производителем длительность срока службы солнечных панелей в различных природных условиях (данные параметры очень хороши в оборудовании, где местом производства будет указана Германия);
3. Реальные показатели коэффициента полезного действия оборудования, здесь также обязательно надо изучить производительность предлагаемого оборудования в различных погодных условиях, когда активность поступающих солнечных лучей меняется вместе с временем года и погодными условиями;
4. Стоит определиться с типом фотоэлементов, используемых в солнечной электрической системе. На сегодняшний день самыми распространенными стали фотоэлементы на основе ячеек из поли или монокристаллов. Вопрос выбора обычно стоит между двумя этими типами систем.

Несмотря на то что принцип действия у поли и монокристаллических фотоэлементов один, эти элементы имеют достаточно много различий между собой.

Поли и монокристаллические фотоэлементы

Отметим, что говоря о различиях, имеется в виду не только разница в технических характеристиках и показателях эффективности, существует отличие и в поведении оборудования в различных широтах при отличающихся погодных условиях.

Итак, чтобы помочь выбрать какие все-таки типы солнечных фотоэлементов (моно или поликристаллические) понадобятся именно в вашем случае, изучим суть вопроса и особенности производства.

Кристаллический кремний и его свойства

Сегодня подавляющее большинство оборудования, преобразующего энергию солнечных лучей в электроток, изготавливается на основе кремния. К настоящему времени на рынке подобной продукции более 90% занимают солнечные панели, сделанные на основе монокристаллического кремния. Данный вид солнечных энергетических установок, в первую очередь, предназначен к использованию частными лицами в жилом фонде.

Используемый в производстве солнечных фотоэлементов, кремний имеет различные степени очистки. Градация данного параметра, присваемого качеству кремния, указывает на то, как в структуре его кристаллической решетки упорядочены молекулы.

Механическая обработка монокристаллического кремния

В данном случае, чем качественней и более технически продвинуто производство кремния, тем лучше будет упорядочена молекулярная структура продукции, а значит, и коэффициент полезного действия, создаваемых на его основе, солнечных панелей.

В основном, при ссылке на этот фактор солнечные энергетические установки и делятся на различные виды и типы.

Конечно, добиться в промышленных масштабах отличной упорядоченности молекулярной структуры решетки кремния можно только на производствах с оборудованием и процессами технологий высочайшего уровня, но это очень затратный и дорогостоящий процесс. Из этого можно сделать вывод, что степень очистки получаемого кристалла кремния не имеет определяющего значения. Более весомыми параметрами в достигаемой производительности солнечных элементов и определении выбора при приобретении как раз выступают предлагаемая эффективность использования полезной площади оборудования и ее общая экономическая результативность.

Теперь, исходя из описанного выше, можно прийти к выводам, что кристаллический кремний выступает основным действующим элементом всех производимых сегодня солнечных панелей, которые делятся они на монокристаллические и поликристаллические.

Поликристаллический кремний, являющийся основным сырьем для производства фотоэлектричества

Монокристаллические солнечные фотоэлементы

Отличительной чертой, которой обладают монокристаллические панели, которые произведены с использованием кремния (монокристаллического), является их выраженная однородность расцветки рабочей пластины, а также всего внешнего вида. В результате обладания данными параметрами, определяются габариты зерен монокристаллического кремния.

Непосредственно на производстве, при использовании технологического сырья, выращивается слиток монокристаллического кремния, который имеет в своей основе довольно серьезные характеристики качества частоты и ровной структуры кристаллической решетки.

Изготовление фотоэлементов, которые собирают в монокристаллические модули, осуществляется с применением слитков кремния, имеющих цилиндрическую форму. В процессе производства сам слиток обрабатывается со всех концов, что значительно повышает технические характеристики результативности работы конечного оборудования и его эффективность. Эта особенность производства влияет на окончательный внешний вид сборки монокристаллов, в результате все составляющие становятся одинаковыми с виду.

Слитки кремния, имеющие цилиндрическую форму

В итоге на выходе мы имеем высокоэффективные работающие солнечные фотоэлементы. Получается, что основное отличие во внешнем виде поликристаллических солнечных батарей от их аналогов, где использовался монокристаллический элемент, заключается в форме его пластины. Монокристаллические пластины в результате производства получают форму псевдоквадрата.

Монокристаллические солнечные элементы, в чем их преимущество в сравнении с другими типами фотоэлементов?

В связи с качественным производством исходного элемента (высокой структурированностью молекулярной решетки монокристаллов) монокристаллические элементы обладают очень высоким коэффициентом полезного действия. Собранные по такому принципу солнечные энергетические установки, на выходе обладают производительностью до двадцати процентов;

Для получения равнозначной мощности необходима установка, размеры которой будут значительно меньше по сравнению с аналогичными видами фотоэлементов, произведенных по менее качественным технологиям. Это означает, что если вам надо получить установку мощностью производства электрического тока на уровне 20 ватт, будет нужно приобрести и установить кремниевые батареи, которые в размерах будут небольшими;

Монокристаллические солнечные панели, установленные на крыше жилого дома

И еще одно очень важное преимущество — это, конечно же, высокая долговечность эксплуатации такого оборудования. Монокристаллические пластины самые долговечные среди всего предлагаемого на рынке оборудования. При правильной установке и эксплуатации эти пластины верно прослужат вам по своему назначению не менее четверти века.

Монокристаллические солнечные фотоэлементы, в чем их недостатки в сравнении с другими типами фотоэлементов?

В связи с особенностями производства исходного сырья эти панели имеют вполне приличную стоимость покупки. В том случае, если финансовый вопрос для вас имеет первостепенное значение, а коэффициент эффективности – на вспомогательных ролях, то, конечно же, лучше выбрать для себя другие типы установок, например, поли кристаллические;

Значительную потерю производительности панелей, а соответственно всей энергетической установки, может повлечь даже незначительное загрязнение рабочей поверхности, в том числе и затемнение от листьев дерева или других внешних факторов. В целях нивелирования данного существенного недостатка в цепочке с устанавливаемым оборудованием будет целесообразным установка микроинверторов. Их применение будет уравнивать функционирование всей системы, вследствие возникновения неравномерности освещения поверхности фотоэлементов.

Микроинвертор AC230V MPPT для солнечных панелей

Поликристаллические фотоэлементы

Солнечные батареи, производимые на основе поли кристаллических кремниевых элементов, созданы и выпущены на рынок сравнительно давно. Впервые они были предложены потребителю еще в 1981 году. В процессе их производства нет необходимости задействовать сложные и дорогостоящие высокотехнологические процессы. Производством не ставится цель упорядочивания молекулярной структуры решетки кремния. Исходное сырье просто плавят и заливают в готовые формы для отливки. Далее, остывшие блоки делят на пластины стандартных размеров, имеющих правильную форму квадрата. В результате мы имеем относительно недорогие и простые в использовании поликристаллические фотоэлементы.

В чем же достоинство оборудования на основе поликристаллических элементов?

1. Приобретение и установка такого оборудования не повлечет вашего разорения: в результате выбора этого типа оборудования вы значительно сэкономите, так как в процессе производства довольно серьезно снижаются расходы материалов, дешевле обходится дальнейшая переработка и утилизация;
2. Технологический процесс отличается намного меньшим в процентном соотношении количеством брака.

Поликристаллическая солнечная батарея для дома

Однако одновременно с этими неоспоримыми достоинствами поликристаллические фотоэлементы имеют и ряд значительных недостатков:

1. Поликристаллические солнечные фотоэлементы хуже противостоят влиянию повышенных температур. Их существенная разница в сравнении с аналогами на основе монокристаллов состоит в том, что влияние высоких температур разрушительно влияет на срок службы всей системы, снижает показатели мощности. Но в связи с тем, что все-таки влияние на функциональные характеристики не столь существенно, особенно заострять на этом внимание нет необходимости;
2. Следующий недостаток — это сниженная эффективность использования полезной площади, занятой под солнечную энергетическую систему поли кристаллических фотоэлементов, которая значительно ниже, чем у аналогичной продукции на монокристаллах. Чтобы получить на выходе те же показатели мощности, придется использовать большее число панелей;
3. Среди существенных недостатков выступают показатели производительности в сравнении с батареями на основе монокристаллов: они значительно ниже – в данном случае цифры составляют от 13 до 18 процентов;

Поликристаллическая солнечная панель для отопления дома

В заключение хотелось бы отметить, что, прежде чем выбрать, какие все же типы солнечных батарей необходимы вам, для начала определитесь, в каких условиях будете их использовать, где будете устанавливать оборудование, каким бюджетом вы располагаете. Самой солнечной электрической системе неважно, какой именно тип панели будет вырабатывать ток, основной фактор здесь – это показатели получаемой на выходе мощности и силы напряжения. Добиться нужного значения можно, используя оба вида панелей, разница будет лишь в том, какую для этого придется задействовать площадь поверхности. И поэтому, если вас не особо волнует, какой объем площади будет занят, то без проблем приобретайте батареи на основе поликристаллов, имеющих немного большую площадь фотоэлементов. Такая покупка обойдется вам значительно дешевле.

Источник