Pannelli solari: classificazione + panoramica dei pannelli domestici

Più recentemente, i sistemi energetici autonomi per le case sono sembrati fantastici. Oggi stanno entrando con fiducia nelle nostre vite. Gli europei pendenti usano da tempo i cosiddetti pannelli solari per fornire elettricità alle loro case. In Russia, tali sistemi stanno ancora guadagnando popolarità. Ciò è dovuto al costo relativamente elevato delle attrezzature. Tuttavia, la tecnologia della sua produzione viene migliorata e il prezzo dei dispositivi sta gradualmente diminuendo, rendendoli più accessibili ai clienti. Quali pannelli scegliere per una casa privata? Facciamolo bene.

Il principio delle celle solari

I dispositivi che convertono la luce solare in elettricità funzionano secondo un principio abbastanza semplice. Per capirlo, basta ricordare il corso di fisica della scuola. In particolare, aggiornare la conoscenza di cosa sia una giunzione p-n. È lui che è in grado di convertire l'energia della luce in energia elettrica. Questo fenomeno illustra vividamente l'esperienza con un transistor segato. La luce cade sulla giunzione pn e il voltmetro collegato ad essa inizia a registrare valori insignificanti della corrente elettrica. Con un aumento dell'area di giunzione pn, la quantità di elettricità prodotta aumenterà.

Il principio di funzionamento dei pannelli solari si basa sulla conversione dell'energia luminosa in energia elettrica. L'ampia area dei pannelli consente di generare più energia.

Tutti i moderni convertitori fotovoltaici funzionano con questo principio. L'area relativamente ampia delle piastre con giunzioni p-n consente di ottenere abbastanza elettricità. I materiali e il design sono in costante miglioramento, a causa dei quali aumenta il coefficiente di conversione fotoelettrica, è anche l'efficienza del dispositivo. L'entità della tensione e della corrente di uscita della batteria solare dipende direttamente dal grado di illuminazione esterna del dispositivo.

Tipi di convertitori fotoelettrici

Il numero di varietà di moderni pannelli solari è vicino a dieci. Ogni variazione ha le sue caratteristiche. Tutti possono essere suddivisi condizionatamente in due grandi gruppi: silicio e film polimerico. Consideriamo più in dettaglio ciascuno di essi.

Pannelli solari al silicio

I dispositivi generano corrente continua, che appare come risultato della radiazione solare che entra in una piastra di silicio o silicio-idrogeno. Le caratteristiche del materiale sono tali che i raggi del sole che cadono su di esso spostano gli elettroni dalle orbite degli atomi. Gli elettroni rilasciati formano una corrente elettrica.Tali dispositivi sono caratterizzati dalla massima efficienza, ma sono piuttosto difficili da fabbricare, il che li rende costosi. Esistono diverse varietà di batterie al silicio.

Visualizza # 1 - Convertitori monocristallini

Una caratteristica distintiva di elementi di questo tipo è la direzione delle celle fotosensibili rigorosamente in una direzione. Da un lato, questo è molto buono, perché ti consente di ottenere il massimo da tutti i sistemi di efficienza simili. Per i convertitori a cristallo singolo, raggiunge il 22%. Tuttavia, per il funzionamento, il pannello deve essere sempre rivolto verso il sole, altrimenti l'efficienza energetica diminuirà drasticamente.

La luce diffusa al tramonto o all'alba, nelle giornate nuvolose, dà un risultato molto piccolo, il che rende i convertitori a cristallo singolo una buona scelta per le aree meridionali dove ci sono molti giorni di sole. Esternamente, tali sistemi possono essere facilmente distinti dagli angoli smussati dei pannelli, il che è dovuto alle peculiarità della loro fabbricazione e al colore nero intenso che danno le celle dirette in una direzione.

I moduli monocristallini hanno la massima efficienza. Sono costituiti da cristalli di silicio orientati rigorosamente in una direzione.

Visualizza # 2 - Batterie policristalline

I cristalli di silicio omnidirezionali si trovano sulle piastre, il che offre una minore efficienza rispetto ai singoli cristalli. È di circa il 18%. Anche l'aspetto dei pannelli è diverso. Sono piatti della corretta forma quadrata in blu scuro. L'eterogeneità della loro struttura e colore è spiegata dal fatto che cristalli di silicio eterogenei sono inclusi nella loro composizione e inoltre sono presenti alcune impurità.

Le celle solari policristalline sono caratterizzate da una struttura disomogenea e dalla presenza di cristalli di silicio orientati in diverse direzioni

Per la fabbricazione di pannelli policristallini possono essere utilizzati non solo silicio primario, ma anche materie prime secondarie preparate. Questo spiega la presenza di un certo numero di difetti nell'apparecchiatura. Il vantaggio principale di tali lastre è la loro buona efficienza energetica a luce diffusa, che li rende indispensabili per le aree in cui il tempo nuvoloso non è raro.

Visualizza # 3 - pannelli in silicio amorfo

Gli elementi amorfi sono strati molto sottili di silicio, che si ottengono spruzzando il materiale nel vuoto. La base è un foglio di metallo, plastica o vetro di alta qualità. L'efficienza di tali dispositivi è ridotta e ammonta solo al 6%. Ciò è spiegato da una più rapida combustione degli strati di silicio rispetto ai wafer cristallini sotto l'influenza della radiazione solare. Come dimostra la pratica, l'efficacia dei pannelli amorfi dopo due mesi di funzionamento è ridotta di circa il 20%. Dopo un anno e mezzo o due, la batteria potrebbe semplicemente guastarsi.

I moduli in silicio amorfo hanno una bassa efficienza, ma funzionano in modo molto efficace in condizioni di flusso di luce diffusa

Tuttavia, il loro uso è giustificato. Le celle fotosensibili sono orientate in modo casuale, il che aumenta significativamente l'efficienza dei dispositivi in ​​condizioni di tempo nuvoloso e di luce diffusa. Inoltre, il grado di assorbimento del flusso luminoso in entrata nei pannelli amorfi è quasi venti volte superiore a quello di simili dispositivi concorrenti in silicio. La tecnologia non rifiuti per la produzione di tali batterie può ridurre significativamente il loro costo. Esternamente, le piastre amorfe possono essere distinte da un colore grigio scuro.

Visualizza # 4 - Convertitori di foto ibridi

Tali pannelli combinano microcristalli e silicio amorfo. Le proprietà dei convertitori di flusso di luce ibridi sono molto simili alle proprietà degli elementi policristallini. L'unica differenza è che le loro prestazioni in condizioni di luce ambientale sono molto più elevate. Un'altra caratteristica distintiva di tali pannelli è la capacità di convertire non solo la radiazione ultravioletta, ma anche i raggi infrarossi in corrente elettrica.

Convertitori solari a film polimerico

Un'alternativa promettente alle batterie al silicio. Sono un film costituito da uno strato polimerico attivo, elettrodi in alluminio, un substrato flessibile organico e uno speciale strato protettivo. Le celle solari a film si combinano tra loro, dando luogo a una batteria solare a rulli. Tali dispositivi sono molto flessibili, compatti e leggeri. Il loro costo è leggermente inferiore rispetto agli analoghi del silicio, poiché il silicio costoso non viene utilizzato nella produzione. Inoltre, i dispositivi sono più rispettosi dell'ambiente, poiché hanno un impatto minore sull'ambiente.

L'efficienza di tali dispositivi è bassa. È di circa il 6,5%. Su scala industriale, le prime batterie ai polimeri iniziarono a essere prodotte in Danimarca. Il processo di produzione consiste in una speciale stampa multistrato di una fotocellula su una speciale pellicola flessibile. Successivamente può essere tagliato, attorcigliato e trasformato in pannelli solari di quasi tutte le dimensioni. Il costo degli elementi del film è un ordine di grandezza inferiore a quello del silicio. Tuttavia, trovare tali pannelli in vendita è ancora molto difficile. La produzione è in una fase iniziale di sviluppo.

Per la produzione di moduli solari polimerici non è necessario il costoso silicio, che riduce significativamente i costi di produzione

Cosa offre il mercato: panoramica dei produttori

Un vasto assortimento di pannelli in poli e cristallo singolo viene presentato sul mercato russo. La maggior parte di questi sono realizzati in Cina, il che non sorprende, dal momento che questo paese è leader nella produzione e vendita di vari sistemi di generazione di energia solare. Sul mercato sono rappresentati anche prodotti tedeschi di SCHOTT e Calixo, giapponesi di SHARP e prodotti di aziende russe. Questi ultimi sono spesso coinvolti nell'assemblaggio di celle solari da componenti di fabbricazione cinese.

Tuttavia, ci sono aziende che producono fotoconvertitori. Lo stabilimento di Hevel, situato a Novocheboksarsk, produce pannelli ibridi a film sottile. Lo stabilimento di Saturno a Krasnodar è specializzato in pannelli solari che operano sull'arseniuro di gallio. Questi ultimi sono principalmente destinati all'industria spaziale. I moduli domestici sono prodotti da due imprese: “Impianto di dispositivi metallo-ceramici” a Ryazan e “Telecom-STV” a Zelenograd.

I produttori domestici producono vari tipi di celle solari al silicio

Lo stabilimento di Ryazan produce due tipi principali di dispositivi:

• RZMP-130-T con una gamma di potenza da 105 a 145 watt.
• RZMP-220-T con una gamma di potenza da 200 a 240 watt.

I dispositivi sono costituiti da diversi elementi collegati in serie. Il pannello è rivestito in vetro temperato trasparente ad alta trasparenza e inserito in un profilo in alluminio. Questo design conferisce resistenza alla batteria e protegge da condizioni meteorologiche avverse. Il costo di tali dispositivi è piuttosto elevato. Ad esempio, il modello RZMP-130-T, la cui potenza è di 120 watt, costerà all'acquirente più di 16.000 rubli.

Telecom-STV produce modelli di pannelli solari molto più diversi. Tra questi ci sono moduli a cristalli singoli e policristallini, batterie flessibili speciali e speciali, nonché pannelli a cristallo singolo ad alta efficienza. La tensione di uscita può essere adattata sia per sistemi ad alta tensione (34-38 V) sia per bassa tensione (17-18,5 V).

I moduli in silicio sono disponibili in una cornice di alluminio, ricoperta da uno speciale vetro strutturato. Il produttore offre cinque anni di garanzia sulle sue batterie e certifica le sue apparecchiature, anche se per legge questo non è necessario. I pannelli Zelenograd sono più leggeri e in generale meno di Ryazan. Il loro costo è quasi una volta e mezza inferiore, nonostante il fatto che la qualità dei pannelli solari sia costantemente elevata.

I moduli solari in silicio amorfo dell'impianto di Hevel possono funzionare in varie condizioni climatiche

Hevel Plant è l'unico a produrre moduli utilizzando la tecnologia micromorfa.Si tratta di piastre realizzate sulla base di silicio amorfo con una certa quantità di microcristalli intervallati. I pannelli funzionano in modo efficiente alla luce ambientale e competono con sicurezza con batterie a poli e cristallo singolo. La società ha appena iniziato la produzione, quindi non è ancora possibile trovarla in tutti i negozi. Il costo di tali pannelli è abbastanza conveniente. Un dispositivo con una potenza di 125 W dovrà pagare circa 10.000 rubli, che è leggermente superiore a quello del principale concorrente di Taiwan Green Energy Technology. I loro prodotti con proprietà simili costano circa 7000 rubli.

La gamma di pannelli solari è molto ampia. E solo una persona che sta per acquisire un fotoconvertitore può decidere per quale opzione fermarsi. Allo stesso tempo, vale la pena considerare l'opinione di esperti che raccomandano di scegliere moduli policristallini per organizzare l'alimentazione autonoma a casa. È chiaro che i cristalli singoli sono più efficaci, ma non dobbiamo dimenticare che si tratta di un indicatore piuttosto arbitrario. L'uso dei pannelli solari sta diventando sempre più popolare. Nonostante il loro costo elevato, questi dispositivi pagano rapidamente. E, soprattutto, ti permettono di ottenere l'elettricità necessaria quasi "dal nulla".