Цей матеріал дозволено вільно використовувати в навчальних цілях.
У погоні за максимальним ККД, а також максимальним показником потужності на долар вартості, виробники сонячних панелей з усього світу постійно вдосконалюють свою продукцію та шукають шляхи ще більш ефективного конвертування сонячного світла в електроенергію. Таким чином наразі існує сім основних видів сонячних панелей, які є найбільш популярними та широко використовуються:
- монокристалічні;
- мультикристалічні;
- полікристалічні;
- тонкоплівкові;
- з аморфного кремнію;
- на основі CdTe;
- на основі CIGS.
Монокристалічні сонячні панелі
Саме монокристалічні сонячні батареї є найбільш популярними та широко використовуваними у світі. Їх виробничий процес починається з відливки циліндру діаметром 13-20 см й довжиною до 200 см з кремнію високої чистоти. Після його застигання, циліндр нарізається на листи товщиною 250-300 мікрометрів. Особливістю такого методу є суцільна кристалічна решітка, яка покращує рухомість електронів і дозволяє досягти показника ККД у 23,5%, що більше ніж в аналогів.
В сонячній батареї лист кремнію пронизаний електродами та закритий протиударним склом. Їх можна визначити по темно-синьому або чорному кольору фотоелементів.
Особливості монокристалічних панелей:
- Високий показник ККД (14-23,5% в готовій батареї в залежності від виробника та якості, рекордні показники 43,6%);
- Довговічність (до 50 років);
- Висока ціна (один з найнижчих показників Ват/дол.).
Недоліком монокристалічних панелей також є форма фотоелементів у вигляді многокутників, якими дуже важко ефективно заповнити площу, що знижує рівень потужності на квадратний метр.
Мультикристалічні сонячні панелі
Більш дешевими та простими у виробництві є мульти кристалічні сонячні панелі. В них роль фотоелементів грають випадково зібрані листи кристалів з різними кристалічними решітками. Це призводить до падіння ККД до 15%, але значно знижує вартість виробництва панелей та підвищує показник потужності на витрачений долар.
Особливості мультикристалічних панелей:
- Відносно низька вартість виробництва;
- Високий показник потужності на долар;
- Зменшене ККД (Макс. 15%);
- Термін служби 25 років.
Полікристалічні сонячні панелі
Більш ефективним аналогом монокристалічних панелей є полікристалічні. В них використовуються агрегатні кристали з кристалічними решітками різної форми та орієнтації. Використання цієї технології дозволяє досягти показників дуже близьких до монокристалічних панелей. Визначити полікристалічну сонячну батарею можна за яскраво-синім кольором фотоелементів.
Особливості полікристалічних панелей:
- Високі показники ККД (до 18%);
- Високі показники потужності на долар;
- Низька ефективність в тіні та чутливість до кута падіння сонячних променів;
- Відносно короткий термін експлуатації (10 років).
Тонкоплівкові сонячні панелі
ККД тонкоплівкових сонячних батарей набагато менше ніж в аналогів. Подібні панелі другого покоління мають цей показник на рівні 8-12% в залежності від виробника. Але тонкоплівкові сонячні батареї мають деякі незаперечні переваги. По-перше, вони виготовляються з надтонких листів кремнію товщиною всього в декілька мікрон на дуже тонкій скляній або металевій основі. Їх виробництво набагато менш затратне ніж в монокристалічних панелей, що робить їх одними з найкращих по показнику потужності на долар.
По-друге, тонкоплівкові сонячні батареї набагато краще аналогів виробляють енергію з відбитого світла, у тіні, при хмарній погоді та у вечірній час, коли сонячні промені падають під невигідним кутом. Саме це зробило тонкоплівкові сонячні панелі одним з найбільш популярних рішень для регіонів з малою кількістю сонячних днів.
Особливості тонкоплівкових панелей:
- Низька ціна;
- Один з найвищих показників потужності на долар;
- Працюють в тіні, з відбитим світлом і при невигідних кутах падіння сонячних променів;
- Низьке ККД, що вимагає встановлення більшої кількості панелей.
Сонячні панелі з аморфного кремнію
Аморфний кремній через особливості будови не дозволяє досягти високого рівня ККД. Такі сонячні панелі мають цей показник на рівні 6-8%, але вони відрізняються дуже низькою вартістю та одним з найвищих показників потужності на долар вартості. Також їх називають тонкоплівковими сонячними панелями першого покоління.
Особливості панелей з аморфного кремнію:
- Виробляють найдешевшу електроенергію, високий показник потужності на долар вартості;
- Низьке ККД 6-8%.
- Працюють в тіні, з відбитим світлом і при невигідних кутах падіння сонячних променів.
Сонячні панелі на основі CdTe
Виробничий процес CdTe сонячних батарей схожий на плівкові. Напівпровідник має товщину в декілька сотень мікрометрів і також наноситься на тверду основу. Такі панелі є відносно дешевими, особливо в порівнянні з монокристалічними. Їх недоліком є відносно низьке ККД на рівні 11%.
Особливості сонячних панелей на основі CdTe:
- Низька вартість;
- ККД на рівні 11%;
- Працюють в тіні, з відбитим світлом і при невигідних кутах падіння сонячних променів.
Сонячні панелі на основі CIGS
Використання напівпровідників на основі міді, індію, галію та селену дозволило підняти ККД до 15%. Ці панелі також виконані по плівочній технології, що суттєво зменшує їх вартість та дає переваги при роботі в тіні або при хмарній погоді.
Особливості панелей на основі CIGS:
- Працюють в тіні, з відбитим світлом і при невигідних кутах падіння сонячних променів;
- Більше ККД до 15%.
Висновки
Сонячні панелі вказаних вище типів покривають різні потреби. Наприклад, монокристалічні найкраще підійдуть в ситуаціях коли необхідно досягти максимальної потужності при мінімальній масі та площі сонячної батареї. А саме в космічній галузі, хоча також вони продовжують використовуватись в певних ситуаціях.
Найбільш оптимальними саме ферми будуть полікристалічні сонячні батареї через їх ціну. Але важливо буде правильно їх встановити під необхідним кутом до горизонту, і без об’єктів навколо, які можуть затінити фотоелементи.
Для інших ситуацій, рекомендуються тонкоплівкові сонячні панелі, які не потребують ідеальних умов для роботи з максимальною ефективністю.