Данный материал разрешено использовать в образовательных целях.
В погоне за максимальным КПД, а также максимальным показателем мощности на доллар стоимости, производители солнечных панелей со всего мира постоянно совершенствуют свою продукцию и ищут пути еще более эффективного преобразования солнечного света в электроэнергию. Таким образом сейчас существует семь основных видов солнечных панелей, которые являются наиболее популярными и широко используются:
- монокристаллические;
- мультикристаллические;
- поликристаллические;
- тонкопленочные;
- из аморфного кремния
- на основе телуида кадмия;
- на основе CIGS.
Монокристаллические солнечные панели
Именно монокристаллические солнечные батареи являются наиболее популярными и широко используемыми в мире. Их производственный процесс начинается с отливки цилиндра диаметром 13-20 см и длиной до 200 см из кремния высокой чистоты. После его застывания, цилиндр нарезается на листы толщиной 250-300 мкм. Результатом такого метода является сплошная кристаллическая решетка, которая улучшает подвижность электронов и позволяет достичь показателя КПД в 23,5%, что больше чем у аналогов.
У солнечной батареи лист кремния пронизан электродами и закрыт противоударным стеклом. Монокристаллические панели можно определить по темно-синему или черному цвету фотоэлементов.
Особенности монокристаллических панелей:
- Высокий показатель КПД (14-23,5% у готовой батареи в зависимости от производителя и качества, рекордные показатели 43,6%);
- Долговечность (до 50 лет);
- Высокая цена (один из самых низких показателей Ватт / долл.).
Недостатком монокристаллических панелей является также форма фотоэлементов в виде многоугольников, которыми очень трудно эффективно заполнить площадь, что снижает уровень мощности на квадратный метр.
Мультикристаллические солнечные панели
Более дешевыми и простыми в производстве является мультикристаллические солнечные панели. Роль фотоэлементов в них играют случайно собранные листы кристаллов с различными кристаллическими решетками. Это приводит к падению КПД до 15%, но значительно снижает стоимость производства панелей и повышает показатель мощности на затраченный доллар.
Особенности мультикристаллических панелей:
- Относительно низкая стоимость производства;
- Высокий показатель мощности на доллар;
- Уменьшенное КПД (макс. 15%);
- Срок службы 25 лет.
Поликристаллические солнечные панели
Более эффективным аналогом монокристаллических панелей является поликристаллические. В них используются агрегатные кристаллы с кристаллическими решетками различной формы и ориентации. Использование этой технологии позволяет достичь показателей очень близких к монокристаллическим панелям. Определить поликристаллическую солнечную батарею можно по ярко-синим фотоэлементам.
Особенности поликристаллических панелей:
- Высокие показатели КПД (до 18%);
- Высокие показатели мощности на доллар;
- Низкая эффективность в тени и чувствительность к углу падения солнечных лучей;
- Относительно короткий срок эксплуатации (10 лет).
Тонкопленочные солнечные панели
КПД тонкопленочных солнечных батарей гораздо меньше чем у аналогов. Подобные панели второго поколения имеют этот показатель на уровне 8-12% в зависимости от производителя. Но тонкопленочные солнечные батареи имеют некоторые неоспоримые преимущества. Во-первых, они изготавливаются из сверхтонких листов кремния толщиной всего в несколько микрон на очень тонкой стеклянной или металлической основе. Их производство гораздо менее затратно, чем у монокристаллических панелей, что делает их одними из лучших по показателю мощности на доллар.
Во-вторых, тонкопленочные солнечные батареи гораздо лучше аналогов производят энергию из отраженного света, в тени, при облачной погоде и в вечернее время, когда солнечные лучи падают под невыгодным углом. Именно это сделало тонкопленочные солнечные панели одним из самых популярных решений для регионов с малым количеством солнечных дней.
Особенности тонкопленочных панелей:
- Низкая цена;
- Один из самых высоких показателей мощности на доллар;
- Работают в тени, с отраженным светом и при невыгодных углах падения солнечных лучей;
- Низкое КПД, требует установки большего количества панелей.
Солнечные панели из аморфного кремния
Аморфный кремний из-за особенностей строения не позволяет достичь высокого уровня КПД. Такие солнечные панели имеют этот показатель на уровне 6-8%, но они отличаются очень низкой стоимостью и одним из самых высоких показателей мощности на доллар стоимости. Также их называют тонкопленочными солнечными панелями первого поколения.
Особенности панелей из аморфного кремния:
- Производят самую дешевую электроэнергию, высокий показатель мощности на доллар стоимости;
- Низкое КПД 6-8%.
- Работают в тени, с отраженным светом и при невыгодных углах падения солнечных лучей.
Солнечные панели на основе теллурида кадмия
Производственный процесс CdTe солнечных батарей похож на пленочные. Полупроводник имеет толщину в несколько сотен микрометров и также наносится на твердую основу. Такие панели являются относительно дешевыми, особенно по сравнению с монокристаллическими. Их недостатком является относительно низкое КПД на уровне 11%.
Особенности солнечных панелей на основе теллурида кадмия:
- Низкая стоимость;
- КПД на уровне 11%;
- Работают в тени, с отраженным светом и при невыгодных углах падения солнечных лучей.
Солнечные панели на основе CIGS
Использование полупроводников на основе меди, индия, галлия и селена позволило поднять КПД до 15%. Эти панели также выполнены по пленочные технологии, что существенно уменьшает их стоимость и дает преимущества при работе в тени или при облачной погоде.
Особенности панелей на основе CIGS:
- Работают в тени, с отраженным светом и при невыгодных углах падения солнечных лучей;
- Более КПД до 15%.
Выводы
Солнечные панели указанных выше типов покрывают различные потребности. Например, монокристаллические лучше всего подойдут в ситуациях, когда необходимо достичь максимальной мощности при минимальной массе и площади солнечной батареи. А именно в космической отрасли, хотя также они продолжают использоваться и в наземных СЭС.
Наиболее оптимальными именно для солнечной фермы будут поликристаллические солнечные батареи из-за их цены. Но важно будет правильно их установить под нужным углом к горизонту, и без объектов вокруг, которые могут затенить фотоэлементы.
Для других ситуаций, рекомендуются тонкопленочные солнечные панели, не требующие идеальных условий для работы с максимальной эффективностью.
