Jenis panel solar: ulasan perbandingan reka bentuk dan petua untuk memilih panel

Tenaga alternatif berkembang secara maksimum di Eropah, menunjukkan janjinya dengan hasil.Jenis panel solar baharu muncul dan kecekapannya semakin meningkat.

Jika anda ingin memastikan operasi bangunan perindustrian atau premis kediaman menggunakan tenaga solar, anda mesti terlebih dahulu mengetahui tentang perbezaan antara peralatan dan memahami panel solar yang sesuai untuk keadaan iklim di rantau tertentu.

Kami akan membantu anda menyelesaikan masalah ini. Artikel ini membincangkan prinsip operasi penukar fotoelektrik dan memberikan gambaran keseluruhan jenis sel solar yang berbeza yang menunjukkan ciri, kelebihan dan keburukannya. Selepas membiasakan diri dengan bahan tersebut, anda akan dapat membuat pilihan yang tepat untuk mengatur sistem suria yang berkesan.

Prinsip operasi panel solar

Sebilangan besar panel solar adalah, dalam erti kata fizikal, penukar fotovoltaik. Kesan penjanaan elektrik berlaku di tapak simpang p-n semikonduktor.

Ia adalah wafer silikon yang menjadi asas kepada kos panel solar, tetapi apabila menggunakannya sebagai sumber elektrik sepanjang masa, anda juga perlu membeli bateri yang mahal.

Panel terdiri daripada dua wafer silikon dengan sifat yang berbeza. Di bawah pengaruh cahaya, salah seorang daripada mereka mengalami kekurangan elektron, dan yang lain - lebihan daripada mereka.Setiap plat mempunyai jalur konduktor kuprum yang disambungkan kepada penukar voltan.

Panel solar industri terdiri daripada berbilang sel fotovoltaik berlamina yang diikat bersama dan dipasang pada substrat yang fleksibel atau tegar.

Kecekapan peralatan bergantung pada ketulenan silikon dan orientasi kristalnya. Parameter inilah yang jurutera cuba perbaiki sejak beberapa dekad yang lalu. Masalah utama dengan ini ialah kos tinggi proses yang mendasari penulenan silikon dan susunan kristal dalam satu arah di seluruh panel.

Setiap tahun, kecekapan maksimum pelbagai panel solar berubah ke atas, kerana berbilion dolar dilaburkan dalam penyelidikan bahan fotovoltaik baharu (+)

Semikonduktor penukar fotoelektrik boleh dibuat bukan sahaja dari silikon, tetapi juga dari bahan lain - prinsip operasi bateri ia tidak berubah.

Jenis-jenis Penukar Fotoelektrik

Panel solar industri dikelaskan mengikut ciri reka bentuk mereka dan jenis lapisan fotovoltaik yang berfungsi.

Terdapat jenis bateri ini berdasarkan jenis peranti:

• panel fleksibel;
• modul tegar.

Panel filem nipis yang fleksibel secara beransur-ansur menduduki ceruk yang semakin besar di pasaran kerana fleksibiliti pemasangannya, kerana ia boleh dipasang pada kebanyakan permukaan dengan pelbagai bentuk seni bina.

Ciri-ciri sebenar panel solar biasanya lebih rendah daripada yang ditunjukkan dalam arahan. Oleh itu, sebelum memasangnya di rumah, adalah dinasihatkan untuk melihat sendiri projek siap yang serupa.

Berdasarkan jenis lapisan fotovoltaik yang berfungsi, bateri solar dibahagikan kepada jenis berikut:

1. Silikon: monohablur, polihablur, amorfus.
2. Telurium-kadmium.
3. Berdasarkan indium-kuprum-gallium selenide.
4. Polimer.
5. organik.
6. Berdasarkan gallium arsenide.
7. Gabungan dan berbilang lapisan.

Tidak semua jenis panel solar menarik minat pengguna umum, tetapi hanya dua subjenis kristal pertama.

Walaupun beberapa jenis panel lain mempunyai kecekapan tinggi, ia tidak digunakan secara meluas kerana kosnya yang tinggi.

Sel fotovoltaik silikon agak sensitif kepada haba. Suhu asas untuk mengukur penjanaan kuasa ialah 25°C. Apabila ia meningkat sebanyak satu darjah, kecekapan panel berkurangan sebanyak 0.45-0.5%.

Seterusnya, panel solar yang paling menarik minat pengguna akan dibincangkan secara terperinci.

Ciri-ciri panel berasaskan silikon

Silikon untuk sel suria diperbuat daripada serbuk kuarza - kristal kuarza tanah. Deposit bahan mentah terkaya berada di Siberia Barat dan Ural Tengah, jadi prospek untuk kawasan tenaga suria ini hampir tidak terhad.

Malah sekarang, panel silikon kristal dan amorfus sudah menduduki lebih daripada 80% pasaran. Oleh itu, adalah wajar mempertimbangkan mereka dengan lebih terperinci.

Panel silikon monokristalin

Wafer silikon monohablur moden (mono-Si) mempunyai warna biru gelap seragam di seluruh permukaan. Silikon tulen digunakan untuk pengeluaran mereka. Sel suria monokristalin mempunyai harga tertinggi di antara semua wafer silikon, tetapi juga memberikan kecekapan terbaik.

Panel solar monohablur besar dengan mekanisme berputar sesuai dengan sempurna ke dalam landskap padang pasir. Terdapat syarat untuk produktiviti maksimum

Kos pengeluaran yang tinggi adalah disebabkan oleh kesukaran untuk mengorientasikan semua kristal silikon ke arah yang sama. Oleh kerana sifat fizikal lapisan kerja ini, kecekapan maksimum dipastikan hanya apabila sinaran matahari berserenjang dengan permukaan plat.

Bateri monokristalin memerlukan peralatan tambahan yang memutarkannya secara automatik pada siang hari supaya satah panel adalah serenjang dengan sinaran matahari yang mungkin.

Lapisan silikon dengan kristal satu sisi dipotong daripada blok silinder logam, jadi blok fotovoltaik yang telah siap kelihatan seperti segi empat sama yang dibulatkan di sudut.

Kelebihan bateri silikon monohabluran termasuk:

1. Kecekapan tinggi dengan nilai 17-25%.
2. Kekompakan - kawasan peralatan yang lebih kecil bagi setiap unit kuasa berbanding panel silikon polihabluran.
3. Ketahanan — kecekapan penjanaan elektrik yang mencukupi dipastikan sehingga 25 tahun.

Terdapat hanya dua kelemahan untuk bateri sedemikian:

1. Harga tinggi dan bayaran balik jangka panjang.
2. Kepekaan terhadap pencemaran. Debu menyerakkan cahaya, jadi kecekapan panel solar yang disalut dengannya berkurangan secara mendadak.

Oleh kerana keperluan untuk cahaya matahari langsung, monocrystalline panel solar sedang dipasang terutamanya di kawasan terbuka atau di ketinggian. Lebih dekat kawasan itu dengan khatulistiwa dan semakin hari cerah, lebih baik untuk memasang jenis unsur fotovoltaik tertentu ini.

sel suria polihabluran

Panel silikon polihabluran (multi-Si) mempunyai warna biru yang tidak sekata dalam keamatan disebabkan oleh kepelbagaian orientasi kristal. Ketulenan silikon yang digunakan dalam pengeluarannya adalah lebih rendah sedikit daripada analog monohabluran.

Kristal berbilang arah memberikan kecekapan tinggi dalam cahaya tersebar - 12-18%.Ia lebih rendah daripada kristal satu arah, tetapi dalam keadaan cuaca mendung, panel sedemikian lebih berkesan.

Kepelbagaian bahan juga membawa kepada pengurangan kos pengeluaran silikon. Logam yang telah disucikan untuk panel solar polihablur dituangkan ke dalam acuan tanpa sebarang helah khas.

Dalam pengeluaran, teknik khas digunakan untuk membentuk kristal, tetapi arahnya tidak dikawal. Selepas penyejukan, silikon dipotong menjadi lapisan dan diproses mengikut algoritma khas.

Panel polikristalin tidak memerlukan orientasi berterusan ke arah matahari, jadi bumbung rumah dan bangunan perindustrian digunakan secara aktif untuk penempatannya.

Pada siang hari, dengan awan ringan, kelebihan panel solar yang diperbuat daripada silikon amorf tidak akan ketara; kelebihannya hanya didedahkan di bawah awan tebal atau di bawah naungan (+)

Kelebihan sel suria dengan kristal pelbagai arah termasuk:

1. Kecekapan tinggi dalam keadaan cahaya meresap.
2. Kemungkinan pemasangan kekal di atas bumbung bangunan.
3. Kos yang lebih rendah berbanding dengan panel monohablur.
4. Tempoh operasi — penurunan kecekapan selepas 20 tahun beroperasi hanya 15-20%.

Panel polihabluran juga mempunyai kelemahan:

1. Kecekapan berkurangan dengan nilai 12-18%.
2. Kebesaran relatif — lebih banyak ruang pemasangan diperlukan setiap unit kuasa berbanding dengan analog monohabluran.

Panel solar polihabluran mendapat bahagian pasaran yang semakin meningkat di kalangan bateri silikon yang lain. Ini dipastikan oleh peluang berpotensi yang luas untuk mengurangkan kos pengeluaran mereka.Kecekapan panel sedemikian juga meningkat setiap tahun, dengan cepat menghampiri 20% ​​untuk produk yang dihasilkan secara besar-besaran.

Panel solar silikon amorfus

Mekanisme untuk menghasilkan panel solar daripada silikon amorfus pada asasnya berbeza daripada penghasilan sel fotovoltaik kristal. Di sini ia bukan bukan logam tulen yang digunakan, tetapi hidridanya, wap panas yang didepositkan pada substrat.

Hasil daripada teknologi ini, kristal klasik tidak terbentuk, dan kos pengeluaran berkurangan secara mendadak.

Sel suria silikon amorfus termendap boleh dipasang pada sama ada substrat polimer fleksibel atau kepingan kaca tegar

Pada masa ini, sudah ada tiga generasi panel silikon amorfus, yang masing-masing meningkatkan kecekapan dengan ketara. Jika modul fotovoltaik pertama mempunyai kecekapan 4-5%, kini model generasi kedua dengan kecekapan 8-9% dijual secara meluas di pasaran.

Panel amorf terbaharu mempunyai kecekapan sehingga 12% dan sudah mula muncul untuk jualan, tetapi ia masih agak mahal.

Oleh kerana ciri-ciri teknologi pengeluaran ini, adalah mungkin untuk mencipta lapisan silikon pada kedua-dua substrat yang tegar dan fleksibel. Oleh sebab itu, modul silikon amorfus digunakan secara aktif dalam modul solar filem nipis yang fleksibel. Tetapi pilihan dengan sandaran elastik jauh lebih mahal.

Struktur fizikokimia silikon amorf membolehkan penyerapan maksimum foton cahaya berselerak lemah untuk menjana elektrik. Oleh itu, panel sedemikian mudah digunakan di kawasan utara dengan kawasan bebas yang besar.

Kecekapan bateri berdasarkan silikon amorf tidak berkurangan walaupun pada suhu tinggi, walaupun mereka lebih rendah dalam parameter ini daripada panel galium arsenide.

Pada kos peralatan yang sama, panel solar silikon hidrida menunjukkan prestasi yang lebih baik daripada rakan sejawatan mono dan polihabluran (+)

Untuk meringkaskan, kita boleh menunjukkan kelebihan berikut panel solar amorf:

1. serba boleh — keupayaan untuk mengeluarkan panel fleksibel dan nipis, memasang bateri pada sebarang bentuk seni bina.
2. Kecekapan tinggi dalam cahaya tersebar.
3. Kerja yang stabil pada suhu tinggi.
4. Kesederhanaan dan kebolehpercayaan reka bentuk. Panel sedemikian praktikalnya tidak pecah.
5. Mengekalkan prestasi dalam keadaan sukar — kurang penurunan prestasi apabila permukaannya berdebu berbanding dengan analog kristal

Hayat perkhidmatan sel fotovoltaik sedemikian, bermula dari generasi kedua, adalah 20-25 tahun dengan penurunan kuasa sebanyak 15-20%. Satu-satunya kelemahan panel silikon amorf termasuk keperluan untuk kawasan yang lebih besar untuk menampung peralatan kuasa yang diperlukan.

Gambaran keseluruhan peranti bebas silikon

Sesetengah panel solar, dibuat menggunakan logam yang jarang ditemui dan mahal, mempunyai kecekapan lebih daripada 30%. Mereka beberapa kali lebih mahal daripada rakan silikon mereka, tetapi masih menduduki niche perdagangan berteknologi tinggi kerana ciri khas mereka.

Panel solar logam yang jarang ditemui

Terdapat beberapa jenis panel solar logam yang jarang ditemui, dan tidak semuanya lebih cekap daripada modul silikon monohabluran.

Walau bagaimanapun, keupayaan untuk beroperasi dalam keadaan yang melampau membolehkan pengeluar panel solar tersebut menghasilkan produk yang kompetitif dan menjalankan penyelidikan lanjut.

Panel telluride kadmium digunakan secara aktif untuk melapisi bangunan di negara khatulistiwa dan Arab, di mana permukaannya memanas sehingga 70-80 darjah pada siang hari

Aloi utama yang digunakan untuk membuat sel fotovoltaik ialah cadmium telluride (CdTe), indium copper gallium selenide (CIGS) dan copper indium selenide (CIS).

Kadmium adalah logam toksik, dan indium, galium dan telurium agak jarang dan mahal, jadi pengeluaran besar-besaran panel solar berdasarkannya adalah mustahil secara teori.

Kecekapan panel tersebut berada pada tahap 25-35%, walaupun dalam kes luar biasa ia boleh mencapai sehingga 40%. Sebelum ini, ia digunakan terutamanya dalam industri angkasa, tetapi kini arah baru yang menjanjikan telah muncul.

Disebabkan oleh operasi stabil fotosel yang diperbuat daripada logam nadir pada suhu 130-150°C, ia digunakan dalam loji kuasa haba suria. Dalam kes ini, sinaran matahari dari puluhan atau ratusan cermin tertumpu pada panel kecil, yang secara serentak menjana elektrik dan memastikan pemindahan tenaga haba ke penukar haba air.

Hasil daripada pemanasan air, wap terbentuk, yang menyebabkan turbin berputar dan menjana elektrik. Dengan cara ini, tenaga suria ditukar kepada tenaga elektrik secara serentak dalam dua cara dengan kecekapan maksimum.

Polimer dan analog organik

Modul fotovoltaik berdasarkan sebatian organik dan polimer mula dibangunkan hanya dalam dekad yang lalu, tetapi penyelidik telah mencapai kemajuan yang ketara.Syarikat Eropah menunjukkan kemajuan terbesar Heliatek, yang telah pun dilengkapi beberapa bangunan tinggi dengan panel solar organik.

Ketebalan struktur filem gulungannya ialah HeliaFilm hanya 1 mm.

Dalam pengeluaran panel polimer, bahan-bahan seperti fullerene karbon, phthalocyanine tembaga, polifenilena dan lain-lain digunakan. Kecekapan sel fotovoltaik tersebut sudah mencapai 14-15%, dan kos pengeluaran adalah beberapa kali kurang daripada panel solar kristal.

Isu masa degradasi lapisan kerja organik adalah akut. Setakat ini, tidak mungkin untuk mengesahkan tahap kecekapannya selepas beberapa tahun beroperasi.

Kelebihan panel solar organik ialah:

• kemungkinan pelupusan selamat alam sekitar;
• kos pengeluaran yang rendah;
• reka bentuk yang fleksibel.

Kelemahan sel fotovoltaik tersebut termasuk kecekapan yang agak rendah dan kekurangan maklumat yang boleh dipercayai tentang tempoh operasi stabil panel. Ada kemungkinan bahawa dalam 5-10 tahun semua kelemahan sel solar organik akan hilang, dan mereka akan menjadi pesaing serius untuk wafer silikon.

Panel solar mana yang hendak dipilih?

Pilihan panel solar untuk rumah desa pada latitud 45-60° tidaklah sukar. Terdapat hanya dua pilihan yang patut dipertimbangkan di sini: panel silikon polihablur dan monohabluran.

Sekiranya terdapat kekurangan ruang, lebih baik memberi keutamaan kepada model yang lebih cekap dengan orientasi kristal satu sisi; jika terdapat kawasan yang tidak terhad, adalah disyorkan untuk membeli bateri polihabluran.

Anda tidak seharusnya bergantung pada ramalan syarikat analisis untuk pembangunan pasaran panel solar, kerana contoh terbaik mereka mungkin belum dicipta lagi

Adalah lebih baik untuk memilih pengeluar tertentu, kuasa yang diperlukan dan peralatan tambahan dengan penyertaan pengurus syarikat yang terlibat dalam penjualan dan pemasangan peralatan tersebut. Anda harus tahu bahawa kualiti dan harga modul fotovoltaik dari pengeluar terbesar berbeza sedikit.

Perlu diambil kira bahawa apabila memesan satu set peralatan turnkey, kos panel solar itu sendiri hanya 30-40% daripada jumlah keseluruhan. Tempoh bayaran balik untuk projek tersebut adalah 5-10 tahun, dan bergantung pada tahap penggunaan tenaga dan kemungkinan menjual lebihan elektrik kepada grid bandar.

Sesetengah tukang lebih suka memasang panel solar dengan tangan mereka sendiri. Di laman web kami terdapat artikel dengan penerangan terperinci tentang teknologi pembuatan panel tersebut, sambungan dan susunan sistem pemanasan solar mereka.

Kami menasihati anda untuk membaca:

1. Cara membuat bateri solar dengan tangan anda sendiri: arahan untuk pemasangan sendiri
2. Sistem pemanasan solar: analisis teknologi pemanasan berdasarkan sistem solar
3. Gambar rajah sambungan untuk panel solar: kepada pengawal, kepada bateri dan sistem yang diservis

Kesimpulan dan video berguna mengenai topik ini

Video yang dibentangkan menunjukkan operasi pelbagai panel solar dalam keadaan sebenar. Mereka juga akan membantu anda memahami isu memilih peralatan yang berkaitan.

Peraturan untuk memilih panel solar dan peralatan yang berkaitan:

Jenis panel solar:

Pengujian panel monohablur dan polihabluran:

Bagi penduduk dan kemudahan industri kecil, pada masa ini tiada alternatif sebenar kepada panel silikon kristal.Tetapi kepantasan pembangunan panel solar jenis baharu membolehkan kami berharap tenaga suria akan menjadi sumber utama elektrik di banyak rumah desa tidak lama lagi.

Kami menjemput semua orang yang berminat dalam isu memilih dan menggunakan panel solar untuk meninggalkan komen, bertanya soalan dan mengambil bahagian dalam perbincangan. Borang hubungan terletak di blok bawah.