Napelemek: osztályozás + a háztartási panelek áttekintése

A közelmúltban fantasztikusnak tűnt az otthonok autonóm energiarendszerei. Ma magabiztosan lépnek életünkbe. A hajló európaiak már régóta az úgynevezett napelemeket használják otthonaik villamosenergia-ellátására. Oroszországban az ilyen rendszerek egyre népszerűbbek. Ennek oka a berendezések viszonylag magas költsége. Előállítási technológiáját azonban továbbfejlesztik, és az eszközök ára fokozatosan csökken, így könnyebben elérhetővé teszik azokat az ügyfelek számára. Milyen paneleket válasszon magánházhoz? Rendben.

A napelemek elve

A napfényt villamos energiává alakító eszközök meglehetősen egyszerű elven működnek. Ennek megértése érdekében csak emlékezzen az iskolai fizika tanfolyamra. Különösen frissítse tudását arról, hogy mi a p-n csomópont. Ő az, aki képes a fényenergiát elektromos energiává alakítani. Ez a jelenség jól szemlélteti a levágott tranzisztor tapasztalatait. A fény esik a pn-csomópontra, és a hozzá csatlakoztatott voltmérő elkezdi az elektromos áram jelentéktelen értékének rögzítését. A pn-csomópont növekedésével a generált villamos energia mennyisége növekszik.

A napelemek működésének elve a fényenergia elektromos energiává történő átalakításán alapul. A panelek nagy területe több energiát generál.

Az összes modern fotovoltaikus konverter ezt az elvet használja. A p-n csatlakozókkal ellátott lemezek viszonylag nagy területe lehetővé teszi, hogy elegendő áramot kapjon. Az anyagok és a szerkezet folyamatos fejlesztésen esnek át, amelynek eredményeként a fotoelektromos átalakulás együtthatója növekszik, ugyanakkor az eszköz hatékonysága is. A napelem elem feszültségének és kimeneti áramának nagysága közvetlenül az eszköz külső megvilágításának mértékétől függ.

A fotoelektromos átalakítók típusai

A modern napelemek fajtáinak száma közel tíz. Minden variációnak megvannak a sajátosságai. Mindegyik feltételesen két nagy csoportra osztható - szilikon és polimer film. Nézzük részletesebben mindegyiket.

Szilikon napelemek

Az eszközök egyenáramot generálnak, amely a napsugárzás szilíciummal vagy szilícium-hidrogén lemezével való érintkezésének eredményeként jelentkezik. Az anyag tulajdonságai olyanok, hogy a rá eső nap sugarai elmozdítják az elektronokat az atomok pályáiról. A felszabadult elektronok elektromos áramot képeznek.Az ilyen eszközöket a maximális hatékonyság jellemzi, ám ezeket meglehetősen nehéz gyártani, ami drága. Szilikon elemek különféle változatai vannak.

1. nézet - Monokristályos konverterek

Az ilyen típusú elemek megkülönböztető tulajdonsága a fényérzékeny sejtek iránya, szigorúan egy irányba. Egyrészt ez nagyon jó, mert lehetővé teszi, hogy a legmagasabb szintű teljesítményt nyújtsa az összes hasonló hatékonysági rendszer közül. Az egykristályos átalakítók esetében ez eléri a 22% -ot. A működéshez azonban a panelt mindig a nap felé kell fordítani, különben az energiahatékonyság hirtelen csökken.

A naplementekor vagy a hajnali, felhős napokon elterjedt fény nagyon kicsi eredményt ad, így az egykristályos átalakítók jó választás lehetnek a déli területeken, ahol sok napos nap van. Külsőleg az ilyen rendszerek könnyen megkülönböztethetők a panelek ferde sarkaival, ami a gyártás sajátosságainak, valamint a mély fekete színnek köszönhető, amelyet a cellák egy irányba irányítanak.

A monokristályos modulok a leghatékonyabbak. Szilikonkristályokból állnak, amelyek szigorúan egy irányba vannak orientálva.

2. nézet - Polikristályos elemek

A tányérokon egyirányú szilícium kristályok helyezkednek el, amelyek alacsonyabb hatékonyságot eredményeznek, mint az egyes kristályok. Ez körülbelül 18%. A panelek megjelenése is eltérő. A megfelelő négyzet alakú lemezek sötétkék. Szerkezetük és színük heterogenitása azzal magyarázható, hogy összetételükben heterogén szilícium kristályokat tartalmaznak, és emellett vannak bizonyos szennyeződések is.

A polikristályos napelemeket egy nem homogén szerkezet és a különböző irányba orientált szilícium kristályok jellemzik.

Polikristályos panelek gyártásához nemcsak primer szilícium, hanem elkészített másodlagos nyersanyagok is felhasználhatók. Ez megmagyarázza bizonyos számú hiba jelenlétét a berendezésben. Az ilyen lemezek fő előnye a szétszórt fény jó energiahatékonysága, ami nélkülözhetetlenné teszi azokat a területeket, ahol a felhős időjárás nem ritka.

3. nézet - amorf szilikon panelek

Az amorf elemek nagyon vékony szilíciumrétegek, amelyeket az anyag vákuumban történő permetezésével állítanak elő. Az alap jó minőségű fém, műanyag vagy üveg fólia. Az ilyen eszközök hatékonysága csekély, csupán 6%. Ez a szilíciumrétegek gyorsabb kiégésével magyarázható, mint a kristályos ostyák a napsugárzás hatására. Amint a gyakorlat azt mutatja, az amorf panelek hatékonysága két hónapos működés után körülbelül 20% -kal csökken. Másfél és két év után az akkumulátor egyszerűen meghibásodhat.

Az amorf szilíciumból készült modulok alacsony hatékonyságú, de nagyon hatékonyan működnek diffúz fényáram körülmények között

Használatuk azonban indokolt. A fényérzékeny cellák véletlenszerűen vannak orientálva, ami jelentősen növeli az eszközök hatékonyságát felhős időben és szórt fényben. Ezen túlmenően az amorf panelekben a bejövő fényáram abszorpciója majdnem húszszor magasabb, mint a hasonló szilikon versengő készülékeké. Az ilyen elemek gyártására szolgáló nem hulladékkezelő technológia jelentősen csökkenti azok költségeit. Külsőleg az amorf lemezeket meg lehet különböztetni egy sötét szürke szín alapján.

4. nézet - Hibrid fotókonverterek

Az ilyen panelek kombinálják a mikrokristályokat és az amorf szilíciumot. A hibrid fényáram-átalakítók tulajdonságai nagyon közel állnak a polikristályos elemek tulajdonságaihoz. Az egyetlen különbség az, hogy teljesítményük környezeti fényviszonyok között sokkal jobb. Az ilyen panelek másik megkülönböztető tulajdonsága az a képesség, hogy nemcsak az ultraibolya sugárzást, hanem az infravörös sugarakat elektromos árammá is konvertálják.

Polimer film szolár konverterek

Ígéretes alternatíva a szilícium elemekhez. Ezek egy film, amely polimer aktív rétegből, alumínium elektródákból, szerves rugalmas hordozóból és egy speciális védőrétegből áll. A fólia napelemeit egyesítik egymással, így tekercses napelemet kapnak. Az ilyen eszközök nagyon rugalmasak, kompakt és könnyűek. Költségük valamivel alacsonyabb, mint a szilícium-analógoknál, mivel a drága szilíciumot nem használják a gyártásban. Ezen felül az eszközök környezetbarátabbak, mivel kevésbé befolyásolják a környezetet.

Az ilyen eszközök hatékonysága alacsony. Ez körülbelül 6,5%. Ipari méretekben az első polimer elemeket Dániában kezdték gyártani. A gyártási folyamat egy fotocella speciális többrétegű nyomtatásából áll, egy speciális rugalmas filmre. Később vágható, sodrható és szinte bármilyen méretű napelemekké alakítható. A film elemek költsége nagyságrenddel alacsonyabb, mint a szilíciumé. Az ilyen paneleket azonban még mindig nagyon nehéz megtalálni. A termelés a fejlődés korai szakaszában van.

A polimer napelemmodulok gyártásához nincs szükség drága szilíciumra, ami jelentősen csökkenti a gyártás költségeit

Amit kínál a piac - a gyártók áttekintése

Az orosz piacon nagyszámú poli- és monokristályos panelek kerülnek bemutatásra. Legtöbbjük Kínában készül, ami nem meglepő, mivel ez az ország vezető szerepet játszik a különféle napenergia-előállító rendszerek gyártásában és értékesítésében. A SCHOTT és a Calixo német termékei, a SHARP japán termékei és az orosz vállalatok termékei szintén képviseltetve vannak a piacon. Ez utóbbiak leggyakrabban részt vesznek a napelemeknek a kínai gyártású alkatrészekből történő összeállításában.

Ennek ellenére vannak olyan vállalatok, amelyek fotokonvertert gyártanak. A Novocheboksarskban található Hevel üzem vékony film hibrid paneleket gyárt. A Krasznodarban található Saturn üzem a gallium-arzenidre működő napelemekre specializálódott. Ez utóbbiakat elsősorban az űripar számára szánják. Háztartási modulokat két vállalkozás gyárt: Ryazanban a „fémkerámia készülékek üzemében” és a „Telecom-STV” Zelenogradban.

A hazai gyártók különféle típusú szilikon napelemeket gyártanak

A rjazani üzem két fő típusú készüléket gyárt:

• RZMP-130-T, 105 és 145 watt teljesítménytartományban.
• RZMP-220-T, 200 és 240 watt teljesítménytartományban.

Az eszközök több sorból összekapcsolt elemből állnak. A panelt rendkívül átlátszó edzett texturált üveggel borítják, és alumínium profilba helyezik. Ez a kialakítás biztosítja az akkumulátor szilárdságát és védi a kedvezőtlen időjárási viszonyoktól. Az ilyen eszközök költsége meglehetősen magas. Például az RZMP-130-T modell, amelynek teljesítménye 120 watt, a vevőnek több mint 16 000 rubelt fog kerülni.

A Telecom-STV sokkal több különböző típusú napelemet gyárt. Ezek között vannak a poli- és egykristályos modulok, a speciális és speciális rugalmas elemek, valamint a nagy hatékonyságú egykristályos panelek. A kimeneti feszültség mind nagyfeszültségű (34-38 V), mind alacsony feszültségű (17-18,5 V) rendszerekhez adaptálható.

A szilikon modulok alumínium keretben kaphatók, speciális texturált üveggel borítva. A gyártó öt év garanciát vállal az akkumulátorokra és tanúsítja felszereléseit, bár törvény szerint erre nincs szükség. A Zelenograd panelek könnyebbek és kevésbé általánosak, mint a Ryazan. Költségük csaknem másfélszer alacsonyabb, annak ellenére, hogy a napelemek minősége állandóan magas.

A Hevel üzem amorf szilícium napelemes moduljai különféle éghajlati körülmények között működhetnek

A Hevel Plant az egyetlen, amely mikromorf technológiát alkalmaz.Ezek olyan lemezek, amelyek amorf szilícium alapon készülnek, és bizonyos mennyiségű egymással átlapolt mikrokristályokkal vannak ellátva. A panelek hatékonyan működnek környezeti fényben és magabiztosan versenyeznek a poli- és egykristályos elemekkel. A cég nemrég kezdte meg a gyártást, ezért még nem sikerült megtalálni minden üzletben. Az ilyen panelek költsége megfizethető. A 125 W teljesítményű készüléknek kb. 10 000 rubelt kell fizetnie, ami valamivel magasabb, mint a tajvani zöld energiatechnika fő versenytársaé. Hasonló tulajdonságokkal rendelkező termékeik mintegy 7000 rubelt fizetnek.

A napelemek köre nagyon széles. És csak egy fotókonvertert vásárolni képes személy döntheti el, hogy melyik opciónál álljon meg. Ugyanakkor érdemes figyelembe venni a szakértők véleményét is, akik polikristályos modulokat választanak az önálló otthonellátás megszervezéséhez. Nyilvánvaló, hogy a monokristályok hatékonyabbak, de ne felejtsük el, hogy ez egy meglehetősen önkényes mutató. A napelemek használata egyre népszerűbb. A magas költségek ellenére ezek az eszközök gyorsan megtérülnek. És ami a legfontosabb: lehetővé teszik, hogy szinte "a semmiből" megkapja a szükséges villamos energiát.