Painéis solares: classificação + visão geral dos painéis domésticos

Mais recentemente, sistemas de energia autônomos para residências pareceram fantásticos. Hoje eles estão entrando com confiança em nossas vidas. Os europeus inclinados há muito tempo usam os chamados painéis solares para fornecer eletricidade a suas casas. Na Rússia, esses sistemas ainda estão ganhando popularidade. Isso se deve ao custo relativamente alto do equipamento. No entanto, as tecnologias de sua produção estão sendo aprimoradas e o preço dos dispositivos está caindo gradualmente, tornando-os mais acessíveis aos clientes. Quais painéis escolher para uma casa particular? Vamos acertar.

O princípio das células solares

Os dispositivos que convertem a luz solar em eletricidade operam com um princípio bastante simples. Para entender, lembre-se do curso de física da escola. Em particular, atualize o conhecimento sobre o que é uma junção p-n. É ele quem é capaz de converter energia luminosa em energia elétrica. Esse fenômeno ilustra vividamente a experiência com um transistor serrado. A luz cai na junção pn e o voltímetro conectado a ela começa a registrar valores insignificantes da corrente elétrica. Com o aumento da área de junção pn, a quantidade de eletricidade gerada aumentará.

O princípio de operação dos painéis solares é baseado na conversão de energia luminosa em energia elétrica. A grande área dos painéis permite gerar mais energia.

Todos os conversores fotovoltaicos modernos operam usando esse princípio. A área relativamente grande das placas com junções p-n permite obter eletricidade suficiente. Os materiais e a construção sofrem uma melhoria contínua, devido à qual o coeficiente de conversão fotoelétrica aumenta, é também a eficiência do dispositivo. A magnitude da tensão e corrente de saída da bateria solar depende diretamente do grau de luz ambiente do dispositivo.

Tipos de conversores fotoelétricos

O número de variedades de painéis solares modernos é próximo de dez. Cada variação tem suas próprias características. Todos eles podem ser divididos condicionalmente em dois grandes grupos - filme de silício e polímero. Vamos considerar mais detalhadamente cada um deles.

Painéis solares de silício

Os dispositivos geram corrente direta, que aparece como resultado da exposição à radiação solar de placas de silício ou silício-hidrogênio. As características do material são tais que os raios do sol que caem sobre ele deslocam elétrons das órbitas dos átomos. Os elétrons liberados formam uma corrente elétrica.Tais dispositivos são caracterizados por eficiência máxima, mas são bastante difíceis de fabricar, o que os torna caros. Existem várias variedades de baterias de silicone.

Visão # 1 - Conversores monocristalinos

Uma característica distintiva de elementos desse tipo é a direção das células fotossensíveis estritamente em uma direção. Por um lado, isso é muito bom, pois permite obter o mais alto de todos os sistemas de eficiência semelhantes. Com conversores de cristal único, chega a 22%. No entanto, para a operação, o painel sempre deve estar voltado para o sol, caso contrário, a eficiência energética diminuirá acentuadamente.

A luz difusa ao pôr do sol ou ao amanhecer, em dias nublados, produz um resultado muito pequeno, o que faz dos conversores monocristalinos uma boa opção para áreas do sul, onde há muitos dias ensolarados. Externamente, esses sistemas podem ser facilmente distinguidos pelos cantos chanfrados dos painéis, devido às peculiaridades de sua fabricação, e pela cor preta profunda que as células dão em uma direção.

Os módulos monocristalinos são caracterizados pela mais alta eficiência. Eles consistem em cristais de silício orientados estritamente em uma direção.

Visão # 2 - Pilhas policristalinas

Os cristais omnidirecionais de silício estão localizados nas placas, o que proporciona uma eficiência mais baixa em comparação aos cristais simples. É cerca de 18%. A aparência dos painéis também é diferente. São placas da forma quadrada correta em azul escuro. A heterogeneidade de sua estrutura e cor é explicada pelo fato de que cristais heterogêneos de silício estão incluídos em sua composição e, além disso, algumas impurezas estão presentes.

As células solares policristalinas são caracterizadas por uma estrutura não homogênea e pela presença de cristais de silício orientados em diferentes direções

Para a fabricação de painéis policristalinos, não apenas o silício primário pode ser usado, mas também matérias-primas secundárias preparadas. Isso explica a presença de um certo número de defeitos no equipamento. A principal vantagem de tais placas é sua boa eficiência energética sob luz difusa, o que as torna indispensáveis ​​para áreas onde o tempo nublado não é incomum.

Vista # 3 - painéis de silício amorfo

Elementos amorfos são camadas muito finas de silício, obtidas por pulverização do material no vácuo. A base é de chapa de metal, plástico ou vidro de alta qualidade. A eficiência desses dispositivos é pequena e chega a apenas 6%. Isso é explicado pelo desgaste mais rápido das camadas de silício do que as bolachas cristalinas sob a influência da radiação solar. Como mostra a prática, a eficácia dos painéis amorfos após dois meses de operação é reduzida em cerca de 20%. Após um ano e meio a dois anos, a bateria pode simplesmente falhar.

Módulos feitos de silício amorfo têm baixa eficiência, mas funcionam muito eficientemente em condições de fluxo de luz difuso

No entanto, seu uso é justificado. As células fotossensíveis são orientadas aleatoriamente, o que aumenta significativamente a eficiência dos dispositivos em tempo nublado e sob luz difusa. Além disso, o grau de absorção do fluxo de luz recebido em painéis amorfos é quase vinte vezes maior que o de dispositivos concorrentes semelhantes ao silício. A tecnologia não-desperdiçada para a produção dessas baterias pode reduzir significativamente seus custos. Externamente, as placas amorfas podem ser distinguidas por uma cor cinza escuro.

Vista # 4 - Conversores de fotos híbridos

Esses painéis combinam microcristais e silício amorfo. As propriedades dos conversores híbridos de fluxo de luz estão muito próximas das propriedades dos elementos policristalinos. A única diferença é que o desempenho deles sob condições de luz ambiente é muito maior. Outra característica distintiva de tais painéis é a capacidade de converter não apenas radiação ultravioleta, mas também raios infravermelhos em corrente elétrica.

Conversores solares de filme de polímero

Uma alternativa promissora para as baterias de silício. São filmes constituídos por uma camada ativa de polímero, eletrodos de alumínio, um substrato orgânico flexível e uma camada protetora especial. As células solares do filme são combinadas entre si, resultando em uma bateria solar em rolo. Tais dispositivos são muito flexíveis, compactos e leves. Seu custo é um pouco menor que os análogos de silício, uma vez que silício caro não é usado na produção. Além disso, os dispositivos são mais ecológicos, pois têm menos impacto no meio ambiente.

A eficiência desses dispositivos é baixa. É cerca de 6,5%. Em escala industrial, as primeiras baterias de polímero começaram a ser produzidas na Dinamarca. O processo de produção consiste em uma impressão multicamada especial de uma fotocélula em um filme flexível especial. Posteriormente, pode ser cortado, torcido e transformado em painéis solares de quase qualquer tamanho. O custo dos elementos do filme é uma ordem de magnitude menor que a do silício. No entanto, encontrar esses painéis à venda ainda é muito difícil. A produção está em um estágio inicial de desenvolvimento.

Para a fabricação de módulos solares de polímero, não é necessário silício caro, o que reduz significativamente o custo de produção

O que o mercado oferece - visão geral dos fabricantes

Uma grande variedade de painéis de poli e cristal único é apresentada no mercado russo. A maioria deles é fabricada na China, o que não é surpreendente, uma vez que este país é líder na produção e venda de vários sistemas de geração de energia solar. Produtos alemães da SCHOTT e Calixo, japoneses da SHARP e produtos de empresas russas também estão representados no mercado. Estes últimos estão frequentemente envolvidos na montagem de células solares a partir de componentes fabricados na China.

No entanto, existem empresas que produzem fotoconversores. A fábrica da Hevel, localizada em Novocheboksarsk, produz painéis híbridos de película fina. A planta de Saturno em Krasnodar é especializada em painéis solares que operam com arseneto de gálio. Estes últimos destinam-se principalmente à indústria espacial. Os módulos domésticos são fabricados por duas empresas: “Fábrica de dispositivos metal-cerâmicos” em Ryazan e “Telecom-STV” em Zelenograd.

Fabricantes nacionais produzem vários tipos de células solares de silício

A fábrica da Ryazan produz dois tipos principais de dispositivos:

• RZMP-130-T com uma faixa de potência de 105 a 145 watts.
• RZMP-220-T com uma faixa de potência de 200 a 240 watts.

Os dispositivos consistem em vários elementos conectados em série. O painel é coberto com vidro texturizado temperado altamente transparente e colocado em um perfil de alumínio. Esse design fornece a força da bateria e a protege de condições climáticas adversas. O custo de tais dispositivos é bastante alto. Por exemplo, o modelo RZMP-130-T, cuja potência é de 120 watts, custará ao comprador mais de 16.000 rublos.

O Telecom-STV produz muito mais modelos diferentes de painéis solares. Entre eles estão os módulos de poli e cristal único, baterias flexíveis especializadas e especiais, bem como painéis de cristal único de maior eficiência. A tensão de saída pode ser adaptada para sistemas de alta tensão (34-38 V) e baixa tensão (17-18,5 V).

Os módulos de silicone estão disponíveis em uma moldura de alumínio, coberta com um vidro texturizado especial. O fabricante oferece cinco anos de garantia em suas baterias e certifica seu equipamento, embora por lei isso não seja necessário. Os painéis de Zelenograd são mais leves e menos globais que o Ryazan. Seu custo é quase uma vez e meia menor, apesar do fato de a qualidade dos painéis solares ser consistentemente alta.

Os módulos solares de silício amorfo da planta de Hevel podem operar em várias condições climáticas

A Hevel Plant é o único produtor de módulos usando a tecnologia micromórfica.São placas feitas à base de silício amorfo com uma certa quantidade de microcristais intercalados. Os painéis operam eficientemente sob a luz ambiente e competem com confiança com baterias de poli- e cristal único. A empresa acabou de iniciar a produção, portanto ainda não é possível encontrá-la em todas as lojas. O custo desses painéis é bastante acessível. Um dispositivo com uma potência de 125 W terá que pagar cerca de 10.000 rublos, um pouco mais alto que o do principal concorrente da Taiwan Green Energy Technology. Seus produtos com propriedades semelhantes custam cerca de 7.000 rublos.

A gama de painéis solares é muito ampla. E apenas uma pessoa que está prestes a adquirir um fotoconversor pode decidir em qual opção deve parar. Ao mesmo tempo, vale a pena considerar a opinião de especialistas que recomendam a escolha de módulos policristalinos para organizar a fonte de alimentação autônoma em casa. É claro que os monocristalinos são mais eficazes, mas não esqueça que este é um indicador bastante arbitrário. O uso de painéis solares está se tornando cada vez mais popular. Apesar do alto custo, esses dispositivos rapidamente são recompensados. E o mais importante, eles permitem que você obtenha a eletricidade necessária quase "do nada".