Монокристаллические солнечные панели – это разновидность сборной кремниевой панели, которая поглощает солнечную энергию для последующей ее переработки на тепловую или электрическую. Вся конструкция состоит из силиконовых звеньев, которые соединены между собой чистым кремнием (очищение по методике Чохральского). Данный вид панелей изготовляют из монокристаллов кремния, которые в устройстве имеют насыщенный синий или мутный черный цвет, а также принимают форму округленных квадратов.
Производство
Производство данного вида панелей начинается с подготовки кремния, который нужно максимально очистить от примесей. Массовая доля этого компонента составляет 99.99 %. Следующий этап – плавление кремния при температуре 1400 °С. Расплавленную кремниевую смесь синтезируют с дополнительными компонентами, дабы повысить продуктивные и эксплуатационные качества будущих фото звеньев. Для формирования нужной кристаллической структуры, монокристаллы изготовляют в специальных тиглях, которые во время производственного процесса постоянно вращаются. В результате получают слитки округлой цилиндрической формы, которые в дальнейшем обрабатывают и придают им вид округлых квадратов, разрезают алмазными пилками на тонкие пластины толщиной в 250-300 мкм, очищая их от остатков суспензии. Таким образом и создают монокристаллические солнечные панели, производство которых значительно сложнее и продолжительнее, в сравнении с другими видами.
Преимущества и недостатки
Как и любой другой источник энергии, монокристаллические солнечные панели имеют преимущества и недостатки, которые выделяют данный вид среди других.
К преимуществам монокристаллических солнечных панелей можно отнести следующие критерии:
- Высокая эффективность работы при низких температурах воздуха. Благодаря своему специфическому составу моно звенья способны продуктивно работать в зимний период, а также при низких температурах. На противовес этому виду панелей, поли звенья, работают в несколько раз хуже.
- Установка на неровных искривленных поверхностях. Благодаря гибкой структуре монокристаллические солнечные батареи способны нормально функционировать на искривленных поверхностях, не снижая качества работы фотоэлементов.
- Высокий уровень КПД. Панели, которые состоят из моно звена, имеют высокий коэффициент полезного действия, в сравнении с другими видами солнечных панелей, достигая показателя 17%-22%. Такая эффективность работы возможна благодаря однородной структуре панели, которая позволяет поглощать свет, не рассеивая его на поверхности. Высокий уровень КПД является одной из причин популярности среди покупателей данного вида панелей.
- Экологический фактор, обслуживание. Солнечные панели не изготовляют из вредных или токсичных веществ, продукт их деятельности не опасен, поэтому они никоим образом не вредят окружающей среде или здоровью человека. Обслуживание панелей обязывает только к периодической очистки от пыли внешней конструкции, что делает использование устройства простым.
- Высокая и продолжительная продуктивность. Благодаря однородной структуре и использованию кремния наивысшего качества, моно звенья со временем не теряют своих свойств и не ухудшают работоспособность. В сравнении с поликристаллическими панелями, монокристаллические работают приблизительно на 10 % лучше. Исследователи утверждают, что за 25 лет постоянной эксплуатации панелей с поли звеньями они потеряют 30 % эффективности, в то время как моно звенья только 20 %.
К недостаткам монокристаллических солнечных панелей можно отнести следующие критерии:
- Неравномерная плотность заполнения звеньев. Из-за специфической структуры монокристаллические элементы не заполняют всей рабочей поверхности панели, поэтому между ними остаются незадействованные пустоты. Поэтому, несмотря на высокий уровень КПД моно звеньев, поли элементы, благодаря своей высокой и равномерной плотности, иногда могут демонстрировать результат лучше.
- Высокая стоимость производства и установки элементов. Монокристаллические солнечные панели при производстве и монтаже обходятся в значительную сумму, нежели, например, поликристаллические. Это связано с необходимостью использовать чистый кремний, а также со сложным технологическим процессом производства. В среднем стоимость панелей с поли звеньями на 10 % ниже, чем с моно звеньями.
- Низкая работоспособность при плохом уровне освещения. Через однородную структуру поверхности данные панели хуже других видов поглощают рассеянный свет. Такая характеристика не позволяет устройству работать бесперебойно в межсезонный период, а также при высокой облачности. Однако, современные технологии позволяют устранить эту проблему и в скором времени она исчезнет полностью.
Применение
Монокристаллические солнечные панели активно применяются на разнообразных предприятиях, производствах и отраслях. Благодаря им возможно обеспечить электроэнергией и тепловыми ресурсами места, где традиционное снабжение невозможно или затруднено. Видоизмененные и усовершенствованные монопанели применяют в космических технологиях и экспедициях. Чаще всего солнечные панели с моно звеньями применяются:
- Для электроснабжения промышленных и гостинично-туристических объектов;
- Для электроснабжения отдаленных объектов нефтегазовой промышленности;
- Для тепло- и электроснабжения в сельскохозяйственных объектах;
- Для электроснабжения комплексов мобильной и радиосвязи;
- Для питания оборудования по опреснению и очищению воды;
- Для освещения улиц, общественных мест и объектов рекреационного направления;
- Электро- и тепло- обеспечение частных и жилых домов.
Учитывая мировой энергетический кризис, использование солнечных электростанций может существенно улучшить ситуацию и дать человечеству желанную энергонезависимость, при этом не причиняя вреда окружающей среде и человеку.
