Panells solars: classificació + visió general dels panells domèstics

Més recentment, els sistemes energètics autònoms per a habitatges han semblat fantàstics. Avui entren amb confiança a les nostres vides. Els europeus inclinats fa temps que utilitzen les anomenades plaques solars per proporcionar electricitat a les seves cases. A Rússia, aquests sistemes encara estan guanyant popularitat. Això es deu al cost relativament elevat dels equips. Tot i això, les tecnologies de la seva producció estan millorant i el preu dels dispositius està baixant gradualment, fent-los més accessibles als clients. Quins plafons escollir per a una casa particular? Anem bé.

El principi de les cèl·lules solars

Els dispositius que converteixen la llum del sol en electricitat funcionen amb un principi bastant simple. Per entendre-ho, només cal recordar el curs de física de l’escola. En particular, actualitza el coneixement del que és una unió p-n. És ell qui és capaç de convertir l’energia lumínica en energia elèctrica. Aquest fenomen il·lustra vivencialment l'experiència amb un transistor serrat. La llum cau a la unió pn i el voltímetre connectat a ella comença a registrar valors insignificants del corrent elèctric. Amb un augment de la zona de connexió pn, augmentarà la quantitat d’electricitat generada.

El principi de funcionament de les plaques solars es basa en la conversió de l’energia lumínica en energia elèctrica. L’àmplia zona dels panells permet generar més energia.

Tots els convertidors fotovoltaics moderns funcionen seguint aquest principi. La superfície relativament gran de les plaques amb juntes p-n permet obtenir prou electricitat. Els materials i la construcció experimenten una millora contínua, a causa del qual augmenta el coeficient de conversió fotoelèctrica, i també és l'eficiència del dispositiu. La magnitud de la tensió i el corrent de sortida de la bateria solar depèn directament del grau d’il·luminació exterior del dispositiu.

Tipus de convertidors fotoelèctrics

El nombre de varietats de panells solars moderns és proper a deu. Cada variació té les seves pròpies característiques. Tots ells es poden dividir condicionalment en dos grans grups: pel·lícula de silici i polímer. Considerem amb més detall cadascun d’ells.

Panells solars de silici

Els dispositius generen corrent directe, que apareix com a resultat del contacte amb una placa de silici o silici-hidrogen de la radiació solar. Les característiques del material són tals que els raigs del sol que cauen sobre ell desplacen electrons de les òrbites dels àtoms. Els electrons alliberats formen un corrent elèctric.Aquests dispositius es caracteritzen per la màxima eficiència, però són bastant difícils de fabricar, cosa que els fa costosos. Hi ha diverses varietats de bateries de silici.

Vista # 1: Convertidors monocristal·lins

Un tret distintiu d’elements d’aquest tipus és la direcció de les cèl·lules fotosensibles estrictament en una direcció. D’una banda, això és molt bo, perquè permet obtenir el màxim de tots els sistemes d’eficiència similars. Per als convertidors monocristal, arriba al 22%. Tanmateix, per funcionar, el panell sempre s'ha de girar cap al sol, en cas contrari, l'eficiència energètica disminuirà bruscament.

La llum difusa al capvespre o l'alba, els dies ennuvolats dóna un resultat molt reduït, cosa que fa que els convertidors d'un sol cristall siguin una bona elecció per a les zones del sud on hi ha molts dies assolellats. Exteriorment, aquests sistemes es poden distingir fàcilment per les cantonades bisellades dels panells, la qual cosa es deu a les peculiaritats de la seva fabricació i al color negre profund que donen les cèl·lules en una direcció.

Els mòduls monocristal·lins tenen la màxima eficiència. Consisteixen en cristalls de silici orientats estrictament en una direcció.

Vista # 2 - Bateries policristalines

Els cristalls de silici omnidireccional es troben a les plaques, la qual cosa proporciona una eficiència més baixa en comparació amb cristalls simples. És al voltant del 18%. L’aspecte dels plafons també és diferent. Són plaques de forma quadrada correcta en blau fosc. L’heterogeneïtat de la seva estructura i color s’explica pel fet que en la seva composició s’inclouen cristalls heterogenis de silici i, a més, hi ha algunes impureses.

Les cèl·lules solars policristal·lines es caracteritzen per una estructura inhomogènia i la presència de cristalls de silici orientats en direccions diferents

Per a la fabricació de panells policristal·lins es poden utilitzar no només silici primari, sinó també matèries primeres secundàries preparades. Això explica la presència d’un cert nombre de defectes en l’equip. El principal avantatge d’aquests plats és la seva bona eficiència energètica en llum difusa, cosa que els fa indispensables per a zones on el temps ennuvolat no és infreqüent.

Vista 3: panells de silici amorf

Els elements amorfs són capes molt fines de silici, que s’obtenen ruixant el material al buit. La base és una làmina feta de metall, plàstic o vidre d'alta qualitat. L'eficiència d'aquests dispositius és petita i només ascendeix al 6%. Això s’explica amb una crema més ràpida de capes de silici que les hòsties cristal·lines sota la influència de la radiació solar. Tal com demostra la pràctica, l’eficàcia dels panells amorfs després de dos mesos de funcionament es redueix al voltant d’un 20%. Després d’un any i mig a dos anys, la bateria pot simplement fallar.

Els mòduls fabricats en silici amorf tenen una eficiència baixa, però funcionen molt eficaçment en condicions de flux de llum difús

Tot i així, el seu ús està justificat. Les cèl·lules fotosensibles s’orienten aleatòriament, cosa que augmenta significativament l’eficiència dels dispositius en temps ennuvolat i en llum dispersa. A més, el grau d’absorció del flux de llum entrant en panells amorfs és gairebé vint vegades superior al dels dispositius de competició similars de silici. La tecnologia sense residus per a la producció d’aquestes bateries pot reduir significativament el seu cost. Exteriorment, les plaques amorfes es poden distingir per un color gris fosc.

Vista # 4: Convertidors de fotografies híbrids

Aquests panells combinen microcristalls i silici amorf. Les propietats dels convertidors de flux de llum híbrids estan molt a prop de les propietats dels elements policristal·lins. L’única diferència és que el seu rendiment en condicions de llum ambient és molt superior. Una altra característica distintiva d'aquests panells és la capacitat de convertir no només la radiació ultraviolada, sinó també els rajos infrarojos en corrent elèctric.

Convertidors solars de pel·lícula de polímer

Una alternativa prometedora a les bateries de silici. Són una pel·lícula formada per una capa activa de polímer, elèctrodes d’alumini, un substrat flexible orgànic i una capa de protecció especial. Les cèl·lules solars de pel·lícula es combinen entre si, produint una bateria solar en rotllo. Aquests dispositius són molt flexibles, compactes i lleugers. El seu cost és lleugerament inferior als anàlegs del silici, ja que no es fa servir costós silici en la producció. A més, els dispositius són més ecològics, ja que tenen menys impacte en el medi ambient.

L’eficiència d’aquests dispositius és baixa. És al voltant del 6,5%. A escala industrial, les primeres bateries de polímer van començar a produir-se a Dinamarca. El procés de producció consisteix en una impressió multicapa especial d’una fotocèl·lula sobre una pel·lícula flexible especial. Posteriorment es pot tallar, retorçar i fer en panells solars de gairebé qualsevol mida. El cost dels elements del film és un ordre de magnitud inferior al del silici. Tot i això, és molt difícil trobar aquests panells a la venda. La producció es troba en una fase inicial del desenvolupament.

Per a la fabricació de mòduls solars de polímer no es necessita silici car, cosa que redueix significativament el cost de producció

El que ofereix el mercat: visió general dels fabricants

Al mercat rus es presenta un gran assortiment de panells de poli i monocristal. La majoria es fabriquen a la Xina, cosa que no sorprèn, ja que aquest país és capdavanter en la producció i venda de diversos sistemes de generació d’energia solar. Al mercat també estan representats productes alemanys de SCHOTT i Calixo, japonesos de SHARP i productes d’empreses russes. Aquestes últimes participen més sovint en el muntatge de cèl·lules solars de components fabricats a la Xina.

No obstant això, hi ha empreses productores de fotoconvertidors. La planta Hevel, situada a Novocheboksarsk, produeix panells híbrids de pel·lícula fina. La planta de Saturn de Krasnodar està especialitzada en plaques solars que operen sobre l’arsènid de gali. Aquests últims van destinats principalment a la indústria espacial. Els mòduls domèstics són fabricats per dues empreses: “Planta d’aparells metàl·lics de ceràmica” a Ryazan i “Telecom-STV” a Zelenograd.

Els fabricants nacionals produeixen diversos tipus de cèl·lules solars de silici

La planta de Ryazan produeix dos tipus principals d'aparells:

• RZMP-130-T amb un rang de potència de 105 a 145 watts.
• RZMP-220-T amb un rang de potència de 200 a 240 watts.

Els dispositius consten de diversos elements connectats en sèrie. El panell està recobert de vidre amb textura temperat molt transparent i col·locat en un perfil d’alumini. Aquest disseny proporciona la potència de la bateria i protegeix de les condicions meteorològiques adverses. El cost d'aquests dispositius és força elevat. Per exemple, el model RZMP-130-T, la potència del qual és de 120 watts, costarà al comprador més de 16.000 rubles.

Telecom-STV produeix models molt més diferents de plaques solars. Entre ells, es troben mòduls de poli i monocristal, bateries flexibles especialitzades i especials, i panells monocristal d’alta eficiència. La tensió de sortida es pot adaptar tant per als sistemes d’alta tensió (34-38 V) com per als de baixa tensió (17-18,5 V).

Els mòduls de silici estan disponibles en un marc d'alumini, recobert d'un vidre amb textura especial. El fabricant dóna cinc anys de garantia a les bateries i certifica els seus equips, tot i que per llei això no és necessari. Els panells de Zelenograd són més lleugers i menys generals que Ryazan. El seu cost és gairebé una vegada i mitja menor, tot i que la qualitat de les plaques solars és constantment alta.

Els mòduls solars de silici amorf de la planta Hevel poden funcionar en diverses condicions climàtiques

Hevel Plant és l’únic que produeix mòduls utilitzant tecnologia micromòrfica.Es tracta de plaques fetes a base de silici amorf amb una certa quantitat de microcristalls intercalats. Els panells funcionen de manera eficient a la llum ambiental i competeixen amb confiança amb les bateries de poli i monocristal. L’empresa acaba de començar la producció, per la qual cosa encara no és possible trobar-la a totes les botigues. El cost d'aquests panells és bastant assequible. Un dispositiu amb una potència de 125 W haurà de pagar uns 10.000 rubles, cosa que és lleugerament superior a la del principal competidor de la tecnologia ecològica de Taiwan Green Energy. Els seus productes amb propietats similars costen uns 7.000 rubles.

La gamma de plaques solars és molt àmplia. I només una persona que està a punt d’adquirir un fotoconvertidor pot decidir quina opció s’ha d’aturar. Al mateix temps, convé tenir en compte l’opinió d’experts que recomanen triar mòduls policristal·lins per organitzar l’alimentació autònoma a casa. És evident que els monocristals són més efectius, però no hem d’oblidar que es tracta d’un indicador força arbitrari. L’ús de plaques solars és cada cop més popular. Malgrat el seu alt cost, aquests dispositius ràpidament donen els seus fruits. I el més important, et permeten obtenir l’electricitat necessària gairebé “de res”.