Alternativna energija je najrazvijenija u Europi, pokazujući rezultate njihove perspektive. Postoje nove vrste solarnih ćelija koje povećavaju njihovu učinkovitost.
Ako želite osigurati rad industrijske zgrade ili stana na štetu sunčeve energije, najprije morate naučiti o razlikama u opremi, razumjeti koji su solarni paneli prikladni za klimatske uvjete određene regije.
Pomoći ćemo razumjeti ovaj problem. Članak opisuje princip rada fotoelektričnih pretvarača, daje pregled različitih tipova solarnih ćelija, ukazujući na njihove karakteristike, prednosti i nedostatke. Nakon pregleda materijala, možete napraviti pravi izbor za uređenje učinkovitog solarnog sustava.
Princip rada solarnih panela
Velika većina solarnih panela fizički su fotoelektrični pretvarači. Elektrogeneracijski učinak događa se na mjestu poluvodičkog pn spoja.
To su silikonske pločice koje tvore osnovu troškova solarnih panela, ali kada ih koristite kao 24-satni izvor energije, morat ćete dodatno kupiti skupe punjive baterije
Ploča se sastoji od dvije silikonske pločice različitih svojstava. Pod djelovanjem svjetla u jednom od njih postoji nedostatak elektrona, au drugom - njihov višak. Svaka ploča ima trake od bakrenog olova koje su spojene na pretvarače napona.
Industrijski solarni panel sastoji se od više slojevitih fotonaponskih ćelija povezanih jedna s drugom i montirane na fleksibilnu ili krutu podlogu.
Učinkovitost opreme uvelike ovisi o čistoći silicija i orijentaciji njegovih kristala. Ovi parametri pokušavaju poboljšati inženjere posljednjih desetljeća. Glavni problem su visoki troškovi procesa koji su temelj pročišćavanja silicija i položaj kristala u jednom smjeru na cijelom panelu.
Svake se godine maksimalna učinkovitost različitih solarnih panela mijenja prema gore, jer se milijarde dolara ulaže u istraživanje novih fotonaponskih materijala
Poluvodiči fotoelektričnih pretvarača mogu se izraditi ne samo od silicija, već i od drugih materijala - princip rada baterije se ne mijenja.
Vrste fotoelektričnih pretvarača
Oni klasificiraju industrijske solarne panele prema svojim konstrukcijskim značajkama i vrsti radnog fotoelektričnog sloja.
Ove se vrste baterija razlikuju prema vrsti uređaja:
- fleksibilne ploče;
- tvrdih modula.
Fleksibilne tankoslojne ploče postupno zauzimaju rastuću nišu na tržištu zbog svoje svestranosti u montaži, jer ih možete instalirati na većini površina s različitim arhitektonskim oblicima.
Stvarna svojstva solarnih panela obično su niža od onih navedenih u uputama. Stoga, prije nego što ih instalirate kod kuće, preporučljivo je vidjeti sličan provedeni projekt.
Prema vrsti radnog fotoelektričnog sloja, solarne ćelije se dijele na sljedeće vrste:
- Silicij: monokristalni, polikristalni, amorfni.
- Telurij-kadmij.
- Na osnovi indij-bakar-galij selenida.
- Polimer.
- Organska.
- Temeljeno na galijevom arsenidu.
- Kombinirana i višeslojna.
Interes za općeg potrošača nisu svi tipovi solarnih panela, već samo dvije prve kristalne podvrste.
Iako neke druge vrste panela imaju visoku učinkovitost, zbog visoke cijene nisu široko rasprostranjene.
Monokristalne ploče lako se mogu pogoditi na bijelim kvadratima u kutovima pojedinih elemenata 
Preporučuje se da se polikristalne ploče orijentiraju prema istoku i zapadu, a za južnu stranu je bolje kupiti modul od jednog kristala. 
Tankoslojni solarni paneli popularni su u proizvodnji prijenosnih turističkih solarnih panela 
Solarni paneli s sadržajem indija aktivno se koriste na svemirskim satelitima 
Solarni arsen s galijevim arsenidom postaje otrovan samo izravnim dodirom s vodom. 
Rijetki metalni solarni paneli mogu biti izrađeni bilo koje veličine i oblika. 
Organski solarni paneli još nisu dostupni masovnom potrošaču zbog nedovoljnog testiranja tehnologije. 
Polimerne solarne ćelije imaju nisku učinkovitost, tako da širenje još nije primljeno
Silikonske fotonaponske ćelije su vrlo osjetljive na toplinu. Osnovna temperatura za mjerenje proizvodnje energije je 25 ° C. Povećanjem za jedan stupanj, učinkovitost panela se smanjuje za 0, 45-0, 5%.
Sljedeće će se detaljno razmotriti solarni paneli koji su od najvećeg interesa za potrošače.
Karakteristike ploča na bazi silicija
Silicij za solarne ćelije izrađen je od kvarcnog praha - mljevenih kristala kvarca. Najbogatiji nalazi sirovina nalaze se u Zapadnom Sibiru i Srednjem Uralu, tako da su izgledi za ovaj smjer solarne energije gotovo beskrajni.
Čak i sada, kristalne i amorfne silikonske ploče zauzimaju više od 80% tržišta. Stoga ih vrijedi detaljnije razmotriti.
Monokristalne silikonske ploče
Suvremene monokristalne silikonske vafle (mono-Si) imaju ravnomjernu tamno plavu boju po cijeloj površini. Za njihovu proizvodnju koristi se najčišći silicij. Monokristalni fotonaponski sustavi među svim silicijskim pločicama imaju najveću cijenu, ali pružaju najbolju učinkovitost.
Veliki monokristalni solarni paneli s rotirajućim mehanizmima savršeno se uklapaju u pustinjske krajolike. On osigurava uvjete za maksimalne performanse.
Visoki troškovi proizvodnje posljedica su složenosti orijentacije svih silicijevih kristala u jednom smjeru. Zbog tih fizikalnih svojstava radnog sloja maksimalna učinkovitost je osigurana samo kada su sunčeve zrake okomite na površinu ploče.
Monokristalne baterije zahtijevaju dodatnu opremu koja ih automatski rotira tijekom dana, tako da je ravnina ploča jednaka okomitoj na sunčeve zrake.
Silikonski slojevi s jednostrano orijentiranim kristalima izrezuju se iz cilindrične metalne šipke, tako da gotovi fotonaponski blokovi imaju oblik kvadrata zaobljenih na uglovima.
Prednosti monokristalnih silicijskih baterija uključuju:
- Visoka učinkovitost u vrijednosti od 17-25%.
- Kompaktnost - manja površina postavljanja opreme po jedinici snage, u usporedbi s polikristalnim silicijskim panelima.
- Trajnost - dovoljna učinkovitost proizvodnje električne energije osigurava se do 25 godina.
Postoje samo dva nedostatka takvih baterija:
- Visoki troškovi i duga otplata.
- Osjetljivost na onečišćenje . Prašina raspršuje svjetlost, tako da je učinkovitost solarnih ploča koje pokriva drastično smanjena.
Zbog potrebe za izravnim sunčevim svjetlom, monokristalni solarni paneli ugrađuju se uglavnom na otvorenim prostorima ili na visini. Što je teren bliži ekvatoru i što je više sunčanih dana, to je poželjnija ugradnja ove vrste fotonaponskih ćelija.
Polikristalni solarni paneli
Polikristalne silikonske ploče (multi-Si) imaju nejednako plavu boju zbog raznovrsne orijentacije kristala. Čistoća silicija korištena u njihovoj proizvodnji je nešto niža od čistoće analognih monokristala.
Višesmjerni kristali osiguravaju visoku učinkovitost kod difuznog svjetla - 12-18%. Niži je nego u jednosmjernim kristalima, ali u uvjetima oblačnog vremena takve ploče postaju učinkovitije.
Heterogenost materijala dovodi do smanjenja troškova proizvodnje silicija. Pročišćeni metal za polikristalne solarne ploče bez posebnih trikova se ulijeva u kalupe.
Proizvodnja koristi posebne tehnike za formiranje kristala, ali njihov smjer nije kontroliran. Nakon hlađenja silicij se reže na slojeve i obrađuje po posebnom algoritmu.
Polikristalinični paneli ne zahtijevaju stalnu orijentaciju prema suncu, stoga se za njihov smještaj aktivno koriste krovovi kuća i industrijskih zgrada.
Tijekom dana, uz lagani oblak, prednosti amorfnog silicijskog solarnog panela neće biti vidljive, njihove se osobine otkrivaju samo gustim oblacima ili u sjeni (+)
Prednosti solarnih ćelija s višesmjernim kristalima uključuju:
- Visoka učinkovitost u uvjetima ambijentalnog osvjetljenja.
- Mogućnost stacionarne instalacije na krovovima zgrada.
- Niža cijena u odnosu na monokristalne ploče.
- Trajanje rada - pad učinkovitosti nakon 20 godina rada je samo 15-20%.
Nedostaci polikristalnih ploča su također dostupni:
- Smanjena učinkovitost s vrijednošću od 12-18%.
- Relativna obimnost - potrebno je više prostora za instalaciju po jedinici snage u usporedbi s monokristalnim analogima.
Polikristalni solarni paneli dobivaju sve veći udio na tržištu među ostalim silicijskim baterijama. To je osigurano širokim potencijalom za smanjenje troškova njihove proizvodnje. Učinkovitost takvih panela također raste svake godine, brzo se približava 20% masovnih proizvoda.
Amorfni silicijevi solarni paneli
Proizvodni mehanizam amorfnih silikonskih solarnih panela bitno se razlikuje od proizvodnje kristalnih fotonaponskih ćelija. Ne koristi čisti nemetal, već njegov hidrid, čije se vruće pare talože na podlogu.
Kao rezultat ove tehnologije, klasični kristali nisu formirani, a troškovi proizvodnje su naglo smanjeni.
Fotonaponske ćelije istaloženog amorfnog silicija mogu se fiksirati i na fleksibilnom polimernom supstratu i na krutoj staklenoj ploči
U ovom trenutku već postoje tri generacije panela izrađenih od amorfnog silikona, u kojima je vidljivo povećana učinkovitost. Ako su prvi fotonaponski moduli imali učinkovitost od 4-5%, sada su na tržištu modeli druge generacije s učinkovitosti od 8-9%.
Amorfni paneli najnovijeg dizajna imaju učinkovitost do 12% i već se počinju pojavljivati u prodaji, ali su još uvijek prilično skupi.
Zahvaljujući značajkama ove tehnologije proizvodnje, moguće je stvoriti silikonski sloj na krutoj i fleksibilnoj podlozi. Zbog toga se amorfni silicijski moduli aktivno koriste u fleksibilnim tankoslojnim solarnim modulima. Ali opcije s elastičnom podlogom su mnogo skuplje.
Fizikalno-kemijska struktura amorfnog silicija omogućuje maksimalnu apsorpciju fotona slabog raspršenog svjetla kako bi se proizvela električna energija. Stoga su takve ploče pogodne za korištenje u sjevernim područjima s velikim slobodnim područjima.
Učinkovitost baterija na temelju amorfnog silicija ne smanjuje se pri visokim temperaturama, iako su inferiorni u ovom parametru za panele galijevog arzenida.
Uz istu cijenu opreme, solarni paneli s silicij-hidridom pokazuju bolje performanse od njihovih monokristalnih i polikristalnih kolektora (+)
Sumirajući, možete odrediti sljedeće prednosti amorfnih solarnih panela:
- Svestranost - sposobnost izrade fleksibilnih i tankih panela, ugradnja baterija na bilo koji arhitektonski oblik.
- Visoka učinkovitost s difuznim svjetlom.
- Stabilan rad pri visokim temperaturama.
- Jednostavnost i pouzdanost dizajna . Takvi paneli praktički ne lome.
- Očuvanje performansi u teškim uvjetima - manji pad performansi kada je površina prašnjava nego u kristalnim analozima
Radni vijek takvih fotonaponskih ćelija, počevši od druge generacije, je 20-25 godina s padom snage od 15-20%. Nedostaci amorfnih silikonskih ploča mogu se pripisati samo potrebi za velikim površinama za smještaj opreme potrebne snage.
Pregled uređaja bez silicija
Neki solarni paneli proizvedeni korištenjem rijetkih i skupih metala imaju učinkovitost veću od 30%. Oni su mnogo puta skuplji od svojih silikonskih kopija, ali još uvijek zauzimaju high-tech trgovačku nišu, zahvaljujući svojim posebnim značajkama.
Rijetki solarni paneli
Postoji nekoliko vrsta solarnih panela od rijetkih metala, a nisu svi od njih učinkovitiji od monokristalnih silicijumskih modula.
Međutim, sposobnost rada u ekstremnim uvjetima omogućuje proizvođačima takvih solarnih panela proizvodnju konkurentnih proizvoda i daljnja istraživanja.
Paneli kadmij telurida se u velikoj mjeri koriste za oblaganje zgrada u ekvatorijalnim i arapskim zemljama, gdje se njihova površina zagrijava do 70-80 stupnjeva tijekom dana.
Glavne legure koje se koriste za izradu fotonaponskih ćelija su kadmij telurid (CdTe), indij-bakar-galij selenid (CIGS) i indij-bakar selenid (CIS).
Kadmij je otrovni metal, a indij, galij i teluri su prilično rijetki i skupi, tako da je masovna proizvodnja solarnih ploča na njima čak teoretski nemoguća.
Učinkovitost takvih panela je na razini od 25-35%, iako u iznimnim slučajevima može doseći i do 40%. Ranije su se uglavnom koristili u svemirskoj industriji, a sada se pojavio novi obećavajući smjer.
Zbog stabilnog rada fotonaponskih ćelija od rijetkih metala na temperaturama od 130-150 ° C, koriste se u solarnim termoelektranama. Istodobno, sunčeve zrake iz desetaka ili stotina zrcala koncentrirane su na malom panelu koji istodobno generira električnu energiju i osigurava prijenos toplinske energije u izmjenjivač topline.
Kao rezultat zagrijavanja vode nastaje para koja uzrokuje rotaciju turbine i proizvodnju električne energije. Tako se solarna energija pretvara u električnu energiju istovremeno na dva načina uz maksimalnu učinkovitost.
Polimerni i organski analozi
Fotonaponski moduli na bazi organskih i polimernih spojeva počeli su se razvijati tek u posljednjem desetljeću, ali su istraživači već postigli značajan uspjeh. Najveći napredak pokazuje europska tvrtka Heliatek, koja je već opremila nekoliko visokih zgrada organskim solarnim panelima.
Debljina konstrukcije valjkastog filma tipa HeliaFilm iznosi samo 1 mm.
U proizvodnji polimernih ploča koriste se tvari kao što su ugljični fulereni, bakar ftalocijanin, polifenilen i drugi. Učinkovitost takvih solarnih ćelija već dostiže 14-15%, a trošak proizvodnje je nekoliko puta manji od kristalnog solarnog panela.
Postoji akutno pitanje pojma degradacija organskog radnog sloja. Do sada nije moguće pouzdano potvrditi razinu njegove učinkovitosti nakon nekoliko godina rada.
Prednosti organskih solarnih panela su:
- mogućnost ekološki sigurnog odlaganja;
- niski troškovi proizvodnje;
- fleksibilan dizajn.
Nedostaci takvih fotonaponskih ćelija uključuju relativno nisku učinkovitost i nedostatak pouzdanih informacija o razdobljima stabilnog rada panela. Moguće je da će za 5 do 10 godina nestati svi nedostaci organskih solarnih ćelija, a oni će postati ozbiljni konkurenti za silikonske pločice.
Kakvu solarnu ploču odabrati?
Izbor solarnih panela za seoske kuće na zemljopisnoj širini 45-60 ° nije težak. Ovdje je vrijedno razmotriti samo dvije mogućnosti: polikristalne i monokristalne silikonske panele.
Uz nedostatak prostora, bolje je dati prednost učinkovitijim modelima s jednostranom orijentacijom kristala, s neograničenom površinom preporuča se kupnja polikristalnih baterija.
Usredotočite se na prognoze analitičkih tvrtki o razvoju tržišta solarnih panela nije vrijedno, jer njihovi najbolji uzorci možda još nisu izmišljeni
Bolje je odabrati određenog proizvođača, potrebnu snagu i dodatnu opremu uz sudjelovanje menadžera tvrtki koje se bave prodajom i ugradnjom takve opreme. Trebali biste znati da se kvaliteta i cijena fotonaponskih modula najvećih proizvođača malo razlikuju.
Treba imati na umu da prilikom naručivanja seta opreme "ključ u ruke", troškovi solarnih panela bit će samo 30-40% od ukupnog iznosa. Razdoblje povrata za takve projekte je 5-10 godina i ovisi o razini potrošnje energije i mogućnosti prodaje viška električne energije gradskoj mreži.
Neki majstori radije skupljaju solarne ćelije vlastitim rukama. Na našim stranicama nalaze se artikli s detaljnim opisom tehnologije izrade takvih panela, njihovog povezivanja i rasporeda solarnih sustava za grijanje.
Savjetujemo vam da pročitate:
- Kako napraviti solarnu bateriju sami: upute za samostalnu montažu
- Sustavi solarnog grijanja: analiza tehnologija uređenja grijanja na temelju solarnih sustava
- Shema povezivanja solarnih baterija: s upravljačkom jedinicom, baterijom i sustavima
Zaključci i koristan video na temu
Prikazani videozapisi prikazuju rad različitih solarnih panela u stvarnim uvjetima. Также они помогут разобраться в вопросах выбора сопутствующего оборудования.
Правила выбора солнечных панелей и сопутствующего оборудования:
Виды солнечных панелей:
Тестирование монокристаллической и поликристаллической панелей:
Для населения и небольших промышленных объектов реальной альтернативы кристаллическим кремниевым панелям пока что нет. Но темпы разработки новых типов солнечных батарей позволяют надеяться, что скоро энергия солнца станет главным источником электроэнергии во многих загородных домах.
Всем заинтересованным в вопросе выбора и использования солнечных батарей предлагаем оставлять комментарии, задавать вопросы и участвовать в обсуждениях. Obrazac za kontakt nalazi se u donjem bloku.