Saulės skydai: klasifikacija + buitinių plokščių apžvalga

Neseniai autonominės namų energijos sistemos atrodė fantastiškos. Šiandien jie užtikrintai žengia į mūsų gyvenimą. Pasvirę europiečiai jau seniai naudojasi vadinamosiomis saulės baterijomis, kad aprūpintų savo namus elektra. Rusijoje tokios sistemos vis dar populiarėja. Taip yra dėl palyginti didelių įrangos kainų. Tačiau jos gamybos technologijos yra tobulinamos, o prietaisų kaina pamažu krenta, todėl jie tampa prieinamesni klientams. Kokias plokštes pasirinkti privačiam namui? Leiskime tai teisingai.

Saulės elementų principas

Prietaisai, kurie saulės šviesą paverčia elektra, veikia gana paprastu principu. Norėdami tai suprasti, tiesiog atsiminkite mokyklos fizikos kursą. Visų pirma atnaujinkite žinias apie tai, kas yra p-n sankryža. Būtent jis sugeba šviesos energiją paversti elektros energija. Šis reiškinys ryškiai iliustruoja nupjauto tranzistoriaus patirtį. Šviesa krinta ant pn sankryžos, o prie jo prijungtas voltmetras pradeda registruoti nereikšmingas elektros srovės vertes. Padidėjus pn sandūros plotui, padidės pagamintos elektros energijos kiekis.

Saulės baterijų veikimo principas grindžiamas šviesos energijos pavertimu elektros energija. Didelis plokščių plotas leidžia generuoti daugiau energijos.

Visi šiuolaikiniai fotovoltiniai keitikliai veikia tokiu principu. Palyginti didelis plokštelių plotas su p-n sankryžomis leidžia gauti pakankamai elektros energijos. Medžiagos ir konstrukcija nuolat tobulinami, dėl to didėja fotoelektrinės konversijos koeficientas, tai yra ir prietaiso efektyvumas. Saulės baterijos įtampos ir išėjimo srovės dydis tiesiogiai priklauso nuo prietaiso išorinio apšvietimo laipsnio.

Fotoelektrinių keitiklių tipai

Šiuolaikinių saulės baterijų veislių skaičius siekia beveik dešimt. Kiekvienas variantas turi savo ypatybes. Visi jie gali būti sąlygiškai suskirstyti į dvi dideles grupes - silicio ir polimerinę plėvelę. Leiskite mums išsamiau apsvarstyti kiekvieną iš jų.

Silicio saulės baterijos

Įrenginiai sukuria nuolatinę srovę, kuri atsiranda sąlytyje su saulės spinduliuotės silicio arba silicio-vandenilio plokštele. Medžiagos ypatybės yra tokios, kad į ją krintantys saulės spinduliai elektronus pasuka nuo atomų orbitos. Išlaisvinti elektronai sudaro elektros srovę.Tokie įtaisai pasižymi maksimaliu efektyvumu, tačiau juos gana sunku gaminti, todėl jie yra brangūs. Yra keletas silicio baterijų variantų.

1 vaizdas - monokristaliniai keitikliai

Išskirtinis šio tipo elementų bruožas yra šviesai jautrių ląstelių kryptis griežtai viena kryptimi. Viena vertus, tai yra labai gerai, nes jis leidžia jums gauti didžiausia iš visų panašių efektyvumo sistemas. Su vieno kristalo keitikliais jis siekia 22 proc. Tačiau veikdami skydelį visada reikia pasukti saulės spindulių link, kitaip energijos vartojimo efektyvumas smarkiai sumažės.

Išsklaidyta šviesa saulėlydžio ar aušros metu, debesuotomis dienomis duoda labai mažą rezultatą, todėl vieno krištolo keitikliai yra geras pasirinkimas pietiniuose rajonuose, kur daug saulėtų dienų. Išoriškai tokias sistemas galima lengvai atskirti nuožulniais plokščių kampais, atsirandančiais dėl jų gamybos ypatumų, ir dėl gilios juodos spalvos, kurią suteikia ląstelės, nukreiptos viena kryptimi.

Monokristaliniai moduliai pasižymi didžiausiu efektyvumu. Jie susideda iš silicio kristalų, orientuotų griežtai viena kryptimi.

2 vaizdas - polikristalinės baterijos

Plokštėse yra daugiakampiai silicio kristalai, kurie suteikia mažesnį efektyvumą, palyginti su pavieniais kristalais. Tai sudaro apie 18 proc. Skydelių išvaizda taip pat skiriasi. Jie yra tinkamos kvadrato formos tamsiai mėlynos spalvos plokštelės. Jų struktūros ir spalvos nevienalytiškumas paaiškinamas tuo, kad į jų sudėtį įeina nevienalyčiai silicio kristalai, be to, yra tam tikrų priemaišų.

Polikristaliniams saulės elementams būdinga nevienalytė struktūra ir silicio kristalai, orientuoti į skirtingas puses

Polikristalinių plokščių gamybai gali būti naudojamas ne tik pirminis silicis, bet ir paruoštos antrinės žaliavos. Tai paaiškina tam tikro skaičiaus įrangos trūkumų buvimą. Pagrindinis tokių plokštelių pranašumas yra geras energijos efektyvumas išsklaidytoje šviesoje, todėl jos yra būtinos tose vietose, kur debesuotumas nėra neįprasta.

3 vaizdas - amorfinės silicio plokštės

Amorfiniai elementai yra labai ploni silicio sluoksniai, gaunami purškiant medžiagą vakuume. Pagrindas yra folija, pagaminta iš aukštos kokybės metalo, plastiko ar stiklo. Tokių prietaisų efektyvumas yra mažas ir siekia tik 6%. Tai paaiškinama greitesniu silicio sluoksnių perdegimu nei kristaliniais vafliais veikiant saulės spinduliams. Kaip rodo praktika, amorfinių plokščių efektyvumas po dviejų eksploatavimo mėnesių sumažėja maždaug 20%. Po pusantro ar dvejų metų baterija gali tiesiog sugesti.

Iš amorfinio silicio pagaminti moduliai yra mažai efektyvūs, tačiau jie labai efektyviai veikia išsklaidytos šviesos srauto sąlygomis

Tačiau jų naudojimas yra pateisinamas. Šviesai jautrios ląstelės orientuojamos atsitiktine tvarka, o tai žymiai padidina prietaisų efektyvumą debesuotu oru ir išsklaidytoje šviesoje. Be to, gaunamo šviesos srauto absorbcijos laipsnis amorfinėse plokštėse yra beveik dvidešimt kartų didesnis nei panašių konkuruojančių silicio įtaisų. Neatliekančios tokių baterijų gamybos technologijos gali žymiai sumažinti jų kainą. Išoriškai amorfines plokšteles galima atskirti pagal tamsiai pilką spalvą.

4 vaizdas - hibridiniai nuotraukų keitikliai

Tokios plokštės sujungia mikrokristalus ir amorfinį silicį. Hibridinių šviesos srauto keitiklių savybės labai artimos polikristalinių elementų savybėms. Vienintelis skirtumas yra tas, kad jų našumas aplinkos šviesos sąlygomis yra daug didesnis. Kitas išskirtinis tokių plokščių bruožas yra galimybė ne tik ultravioletinę spinduliuotę, bet ir infraraudonuosius spindulius paversti elektros srove.

Polimerinių plėvelių saulės keitikliai

Perspektyvi alternatyva silicio akumuliatoriams. Jie yra plėvelė, kurią sudaro aktyvus polimero sluoksnis, aliuminio elektrodai, organinis lankstus substratas ir specialus apsauginis sluoksnis. Filmo fotoelementai yra sujungti tarpusavyje, todėl gaunama ritininė saulės baterija. Tokie įtaisai yra labai lankstūs, kompaktiški ir lengvi. Jų kaina yra šiek tiek mažesnė nei silicio analogų, nes gamyboje nenaudojamas brangus silicis. Be to, prietaisai yra ekologiškesni, nes daro mažesnį poveikį aplinkai.

Tokių prietaisų efektyvumas yra žemas. Tai sudaro apie 6,5 proc. Pramoniniu mastu pirmosios polimerinės baterijos buvo pradėtos gaminti Danijoje. Gamybos procesą sudaro specialus daugiasluoksnis fotoelemento spausdinimas ant specialios lanksčios plėvelės. Vėliau jis gali būti supjaustytas, susuktas ir pagamintas į beveik bet kokio dydžio saulės baterijas. Plėvelės elementų kaina yra mažesne tvarka mažesnė nei silicio. Tačiau vis tiek labai sunku rasti tokias plokštes parduodant. Gamyba yra pradiniame vystymosi etape.

Polimerinių saulės modulių gamybai nereikia brangaus silicio, o tai žymiai sumažina gamybos sąnaudas

Ką siūlo rinka - gamintojų apžvalga

Rusijos rinkoje pristatomas didelis polimerinių ir monokristalinių plokščių asortimentas. Daugelis jų yra pagaminti Kinijoje, o tai nenuostabu, nes ši šalis yra įvairių saulės energijos generavimo sistemų gamybos ir pardavimo lyderė. Taip pat rinkoje yra vokiečių produktų iš SCHOTT ir Calixo, japonų iš SHARP ir Rusijos kompanijų gaminių. Pastarosios dažniausiai dalyvauja renkant saulės elementus iš Kinijoje pagamintų komponentų.

Nepaisant to, yra įmonių, gaminančių fotokonverterius. Novelheboksarske įsikūrusi „Hevel“ gamykla gamina hibridines plonasluoksnes plokštes. Krasnodaro „Saturno“ gamykla specializuojasi saulės baterijose, veikiančiose galio arsenidą. Pastarosios daugiausia skirtos kosmoso pramonei. Buitinius modulius gamina dvi įmonės: „Metalo-keramikos prietaisų gamykla“ Riazanėje ir „Telecom-STV“ Zelenograde.

Vietos gamintojai gamina įvairių rūšių silicio saulės elementus

Riazanės gamykloje gaminami du pagrindiniai prietaisų tipai:

• RZMP-130-T, kurio galia svyruoja nuo 105 iki 145 vatų.
• RZMP-220-T, kurio galia svyruoja nuo 200 iki 240 vatų.

Įrenginius sudaro keli elementai, sujungti nuosekliai. Skydas yra padengtas labai skaidriu grūdinto tekstūros stiklu ir dedamas į aliuminio profilį. Ši konstrukcija suteikia akumuliatoriui stiprumo ir apsaugo nuo nepalankių oro sąlygų. Tokių prietaisų kaina yra gana didelė. Pavyzdžiui, RZMP-130-T modelis, kurio galia yra 120 vatų, pirkėjui kainuos daugiau nei 16 000 rublių.

„Telecom-STV“ gamina daug daugiau skirtingų saulės baterijų modelių. Tarp jų yra poli- ir vieno kristalo moduliai, specializuotos ir specialios lanksčios baterijos, taip pat didelio efektyvumo vieno krištolo plokštės. Išėjimo įtampa gali būti pritaikyta tiek aukštos įtampos sistemoms (34-38 V), tiek žemos įtampos (17-18,5 V).

Silicio modulius galima įsigyti iš aliuminio rėmo, padengto specialiu tekstūruotu stiklu. Gamintojas akumuliatoriams suteikia penkerių metų garantiją ir sertifikuoja jų įrangą, nors pagal įstatymus tai nėra būtina. Zelenogrado plokštės yra lengvesnės ir mažiau bendros nei Ryazan. Jų kaina yra beveik pusantro karto mažesnė, nepaisant to, kad saulės baterijų kokybė yra nuolat aukšta.

Amorfiniai silicio saulės moduliai iš „Hevel“ gamyklos gali veikti esant įvairioms klimato sąlygoms

„Hevel Plant“ yra vienintelis, gaminantis modulius, naudojant mikromorfinę technologiją.Tai yra plokštės, pagamintos amorfinio silicio pagrindu su tam tikru skaičiumi tarpdančių mikrokristalų. Plokštės efektyviai veikia aplinkos šviesoje ir užtikrintai konkuruoja su poli- ir vieno krištolo baterijomis. Bendrovė tik pradėjo gaminti, todėl visose parduotuvėse jos rasti dar neįmanoma. Tokių plokščių kaina yra gana prieinama. Įrenginys, kurio galia yra 125 W, turės sumokėti apie 10 000 rublių, o tai yra šiek tiek daugiau nei pagrindinis konkurentas „Taiwan Green Energy Technology“. Jų produktai su panašiomis savybėmis kainuoja apie 7000 rublių.

Saulės baterijų asortimentas yra labai platus. Ir tik tas asmuo, kuris ketina įsigyti fotokonverterį, gali nuspręsti, kurį variantą jis turėtų sustabdyti. Tuo pačiu metu verta atsižvelgti į ekspertų, kurie rekomenduoja pasirinkti polikristalinius modulius, kad būtų galima organizuoti autonominį energijos tiekimą namuose, nuomonę. Aišku, kad vieno krištolo yra efektyvesni, tačiau neturime pamiršti, kad tai yra gana savavališkas rodiklis. Saulės plokščių naudojimas tampa vis populiaresnis. Nepaisant didelių išlaidų, šie įrenginiai greitai atsiperka. Ir svarbiausia, jie leidžia jums gauti reikiamą elektrą beveik "be nieko".