Монокристалічні сонячні панелі – це різновид збірної кремнієвої панелі, яка поглинає сонячну енергію для подальшого її перетворення на теплову або електричну. Вся конструкція представляє силіконові ланки, що з’єднані між собою завдяки використанню чистого кремнію (очищення за методикою Чохральського). Даний вид панелей виготовляють з монокристалів кремнію, які у приладі можуть мати насичений синій чи мутний чорний кольори, а також приймають форму округлених квадратів.
Виробництво монокристалічних сонячних панелей
Виробництво даного виду панелей починається з підготовки кремнію, який потрібно максимально очистити від домішок. Масова частка цього компоненту складає 99.99 %. Наступним етапом є плавлення кремнію при температурі 1400 °С. Розплавлену кремнієву суміш синтезують з додатковими компонентами, аби підвищити продуктивні й експлуатаційні властивості майбутніх фото-ланок. Для формування потрібної кристалічної структури, монокристали виготовляють у спеціальних тиглях, які під час виробничого процесу постійно обертаються. В результаті отримують злитки округлої циліндричної форми, які в подальшому оброблюють і надають їм вигляд округлих квадратів, розрізають алмазними пилками на тонкі пластини товщиною в 250-300 мкм, очищуючи їх від залишків суспензії. Таким чином і створюють монокристалічні сонячні панелі, виробництво яких значно складніше й довго триваліше, в порівнянні з іншими видами сонячних панелей.
Переваги і недоліки
Як і будь-яке джерело енергії, монокристалічні сонячні панелі мають певні переваги і недоліки, які вирізняють даний вид сонячних панелей поміж інших.
До переваг монокристалічних сонячних панелей можна віднести наступні критерії:
- Висока ефективність роботи панелі при низьких температурах повітря. Завдяки своєму специфічному складу моно ланки здатні продуктивно працювати в зимовий період, а також при низьких температурах. На противагу цьому виду панелей, полі ланки в ідентичних умовах працюють значно гірше.
- Установка на нерівних викривлених поверхнях. Завдяки наявності гнучкої структури монокристалічні сонячні батареї здатні нормально функціонувати на викривлених поверхнях, не знижаючи якості роботи фотоелементів.
- Високий рівень ККД. Панелі, що складаються з моно ланок мають надзвичайно високий коефіцієнт корисної дії, в порівнянні з іншими видами сонячних панелей, який сягає від 17% до 22%. Така ефективність роботи можлива завдяки однорідній структурі панелі, яка дозволяє поглинати світло, не розсіюючи його на поверхні. Високий рівень ККД і є однією з основних причин популярності серед покупців монокристалічних сонячних панелей.
- Екологічний фактор, обслуговування. Сонячні панелі не виготовляють зі шкідливих чи токсичних речовин, продукт їхньої діяльності не є небезпечним, тому вони ніяким чином не шкодять навколишньому середовищу чи здоров’ю людини. Обслуговування панелей забов’язує лише періодично очищувати від пилу зовнішню конструкцію, що робить використання приладу простим.
- Висока й довготривала продуктивність. Завдяки однорідній структурі та використанню кремнію найвищої якості, моно ланки з часом не втрачають своїх властивостей та не погіршують працездатність. В порівнянні з полікристалічними сонячними панелями, монокристалічні працюють орієнтовно на 10 % краще. Дослідники зазначають, що за 25 років постійної експлуатації панелей з полі ланками вони втратять 30 % ефективності, в той час як моно ланки лише 20 %.
До недоліків монокристалічних сонячних панелей можна віднести наступні критерії:
- Нерівномірна щільність заповнення ланок. Через специфічну структуру монокристалічні елементи не заповнюють всієї робочої поверхні сонячної панелі, тому між елементами залишаються незадіяні порожнечі. Тому, незважаючи на високий рівень ККД монокристалічних ланок, полікристалічні, завдяки своїй високій і рівномірній щільності, подеколи можуть демонструвати кращий результат.
- Висока вартість виробництва та установки елементів. Монокристалічні сонячні панелі при виробництві та монтажі обходяться в значно більшу суму, аніж, наприклад, полікристалічні. Це пов’язано з необхідністю використовувати кремній найвищої чистоти, а також зі складним технологічним процесом виробництва. В середньому вартість панелей з моно ланками на 10 % вища за панелі з полі ланками.
- Низька працездатність при поганому рівні освітлюваності. Через наявність однорідної структури поверхні монокристалічні сонячні панелі гірше за інші види поглинають розсіяне світло. Така характеристика не дозволяє приладу працювати безперебійно у міжсезонний період, а також при високій хмарності. Проте, сучасні технології дозволяють усунути цю проблему і найближчим часом вона зникне цілком.
Застосування
Монокристалічні сонячні панелі активно застосовуються на різноманітних підприємствах, виробництвах і галузях. Завдяки ним можливо забезпечити електроенергією і тепловими ресурсами місця, де традиційне постачання неможливе або ускладнене. Видозмінені й вдосконалені монокристалічні панелі застосовують в космічних технологіях і експедиціях. Найчастіше сонячні панелі з моно ланками використовуються:
- Для електропостачання промислових і готельно-туристичних об’єктів;
- Для електропостачання віддалених об’єктів нафтогазової промисловості;
- Для тепло- і електропостачання в сільськогосподарських об’єктах;
- Для електропостачання комплексів мобільного і радіозв’язку;
- Для живлення комплексних обладнань по опрісненню й очищенню води;
- Для освітлення вулиць, громадських місць та об’єктів рекреаційного напрямку;
- Електро- і тепло забезпечення приватних і житлових будинків.
Враховуючи світову енергетичну кризу, використання сонячних електростанцій може суттєво покращити ситуацію й надати людству жадану енергонезалежність, при цьому не наносячи жодної шкоди навколишньому середовищу й здоров’ю людини.
