Solárne panely: klasifikácia + prehľad panelov pre domácnosť

Nedávno sa autonómne energetické systémy pre domácnosti zdali fantastické. Dnes s dôverou vstupujú do našich životov. Naklonení Európania už dlho používajú na zásobovanie svojich domovov elektrinou tzv. Solárne panely. V Rusku si také systémy stále získavajú na popularite. Je to kvôli relatívne vysokým nákladom na vybavenie. Technológie výroby sa však zdokonaľujú a cena zariadení postupne klesá, čím sa stáva prístupnejším pre zákazníkov. Aké panely si vybrať pre súkromný dom? Poďme na to.

Princíp solárnych článkov

Zariadenia, ktoré premieňajú slnečné svetlo na elektrinu, fungujú celkom jednoducho. Aby ste tomu porozumeli, pamätajte iba na školský fyzický kurz. Najmä obnovte vedomosti o tom, čo je to spojenie p-n. Je to on, kto dokáže premeniť svetelnú energiu na elektrickú energiu. Tento jav živo ilustruje skúsenosť s odrezaným tranzistorom. Svetlo dopadá na križovatku pn a voltmetr pripojený k nemu začína zaznamenávať nevýznamné hodnoty elektrického prúdu. S nárastom v spojovacej oblasti pn sa zvýši množstvo vyrobenej elektriny.

Princíp činnosti solárnych panelov je založený na premene svetelnej energie na elektrickú energiu. Veľká plocha panelov umožňuje generovať viac energie.

Všetky moderné fotovoltaické konvertory pracujú na tomto princípe. Relatívne veľká plocha dosiek s p-n spojmi umožňuje získať dostatok elektriny. Materiály a konštrukcia prechádzajú neustálym zlepšovaním, vďaka čomu sa zvyšuje koeficient fotoelektrickej premeny, je to tiež účinnosť zariadenia. Veľkosť napätia a výstupného prúdu solárnej batérie priamo závisí od stupňa okolitého svetla zariadenia.

Typy fotoelektrických prevodníkov

Počet odrôd moderných solárnych panelov je takmer desať. Každá variácia má svoje vlastné charakteristiky. Všetky sa dajú podmienečne rozdeliť do dvoch veľkých skupín - kremík a polymérny film. Pozrime sa podrobnejšie na každú z nich.

Kremíkové solárne panely

Zariadenia generujú jednosmerný prúd, ktorý sa objavuje v dôsledku kontaktu so silikónovou alebo kremíkovo-vodíkovou doskou slnečného žiarenia. Vlastnosti materiálu sú také, že lúče slnka dopadajúce na neho posunú elektróny z obežných dráh atómov. Uvoľnené elektróny tvoria elektrický prúd.Takéto zariadenia sa vyznačujú maximálnou účinnosťou, ale je ťažké ich vyrobiť, čo ich robí drahými. Existuje niekoľko druhov kremíkových batérií.

Pohľad č. 1 - Monokryštalické prevodníky

Charakteristickým rysom prvkov tohto typu je smer fotocitlivých buniek striktne jedným smerom. Na jednej strane je to veľmi dobré, pretože vám umožňuje získať maximum zo všetkých podobných systémov účinnosti. S konvertormi monokryštálu dosahuje 22%. Na prevádzku by však panel mal byť vždy otočený smerom k slnku, inak sa energetická účinnosť výrazne zníži.

Difúzne svetlo pri západe alebo svitaní v oblačných dňoch poskytuje veľmi malý výsledok, čo z monokryštálových prevodníkov robí dobrú voľbu pre južné oblasti, kde je veľa slnečných dní. Z vonkajšieho hľadiska môžu byť tieto systémy ľahko rozlíšené skosenými rohmi panelov, čo je spôsobené zvláštnosťami ich výroby a sýto čiernou farbou, ktorú bunky dávajú v jednom smere.

Monokryštalické moduly sa vyznačujú najvyššou účinnosťou. Skladajú sa z kremíkových kryštálov orientovaných striktne jedným smerom.

Pohľad č. 2 - Polykryštalické batérie

Na doštičkách sú umiestnené všesmerové kremíkové kryštály, čo poskytuje nižšiu účinnosť v porovnaní s monokryštálmi. Je to asi 18%. Vzhľad panelov je tiež odlišný. Sú to doštičky správneho štvorcového tvaru v tmavomodrej farbe. Heterogenita ich štruktúry a farby sa vysvetľuje skutočnosťou, že obsahujú heterogénne kremíkové kryštály a okrem toho sú prítomné určité nečistoty.

Polykryštalické solárne články sa vyznačujú nehomogénnou štruktúrou a prítomnosťou kremíkových kryštálov orientovaných rôznymi smermi

Na výrobu polykryštalických panelov možno použiť nielen primárny kremík, ale tiež pripravené sekundárne suroviny. Toto vysvetľuje prítomnosť určitého počtu chýb v zariadení. Hlavnou výhodou takýchto dosiek je ich dobrá energetická účinnosť v rozptýlenom svetle, vďaka čomu sú nevyhnutné pre oblasti, kde nie je nič neobvyklé.

Pohľad č. 3 - amorfné kremíkové panely

Amorfné prvky sú veľmi tenké vrstvy kremíka, ktoré sa získavajú rozprašovaním materiálu vo vákuu. Podklad je vyrobený z vysoko kvalitného kovu, plastu alebo skla. Účinnosť týchto zariadení je malá a predstavuje iba 6%. To sa vysvetľuje rýchlejšou vyhorením kremíkových vrstiev ako kryštalických doštičiek pod vplyvom slnečného žiarenia. Ako ukazuje prax, účinnosť amorfných panelov po dvoch mesiacoch prevádzky sa zníži asi o 20%. Po jednom a pol až dvoch rokoch môže batéria jednoducho zlyhať.

Moduly vyrobené z amorfného kremíka majú nízku účinnosť, ale fungujú veľmi efektívne v podmienkach rozptylu svetelného toku

Ich použitie je však opodstatnené. Fotocitlivé bunky sú orientované náhodne, čo významne zvyšuje účinnosť zariadení v zamračenom počasí a v rozptýlenom svetle. Okrem toho je stupeň absorpcie prichádzajúceho svetelného toku v amorfných paneloch takmer dvadsaťkrát vyšší ako pri podobných zariadeniach konkurujúcich kremíku. Bezodpadová technológia výroby takýchto batérií môže výrazne znížiť ich náklady. Navonok sa amorfné platne môžu odlíšiť tmavo šedou farbou.

Zobraziť # 4 - Hybridné prevodníky fotografií

Takéto panely kombinujú mikrokryštály a amorfný kremík. Vlastnosti hybridných prevodníkov svetelného toku sú veľmi podobné vlastnostiam polykryštalických prvkov. Jediným rozdielom je, že ich výkon v podmienkach okolitého svetla je omnoho vyšší. Ďalšou charakteristickou črtou takýchto panelov je schopnosť prevádzať nielen ultrafialové žiarenie, ale aj infračervené lúče na elektrický prúd.

Polymérové ​​solárne konvertory

Sľubná alternatíva k kremíkovým batériám. Ide o film pozostávajúci z polymérnej aktívnej vrstvy, hliníkových elektród, organického flexibilného substrátu a špeciálnej ochrannej vrstvy. Filmové fotobunky sú vzájomne prepojené, čo má za následok solárnu batériu v rolkách. Takéto zariadenia sú veľmi flexibilné, kompaktné a ľahké. Ich cena je o niečo nižšia ako analógy kremíka, pretože drahý kremík sa pri výrobe nepoužíva. Zariadenia sú navyše šetrnejšie k životnému prostrediu, pretože majú menší dopad na životné prostredie.

Účinnosť takýchto zariadení je nízka. Je to asi 6,5%. V priemyselnom meradle sa prvé polymérové ​​batérie začali vyrábať v Dánsku. Výrobný proces spočíva v špeciálnej viacvrstvovej tlači solárnych článkov na špeciálny pružný film. Následne môže byť rezaný, skrútený a vyrobený na solárne panely takmer ľubovoľnej veľkosti. Náklady na filmové prvky sú rádovo nižšie ako ceny kremíka. Nájdenie takýchto panelov na predaj je však stále veľmi ťažké. Výroba je v ranom štádiu vývoja.

Na výrobu polymérnych solárnych modulov nepotrebujete drahý kremík, čo výrazne znižuje výrobné náklady

Čo trh ponúka - prehľad výrobcov

Na ruskom trhu je uvedený veľký sortiment poly- a monokryštalických panelov. Väčšina z nich sa vyrába v Číne, čo nie je prekvapujúce, pretože táto krajina je lídrom vo výrobe a predaji rôznych systémov na výrobu slnečnej energie. Na trhu sú zastúpené aj nemecké výrobky od SCHOTT a Calixo, japonské od SHARP a výrobky od ruských spoločností. Tieto sa najčastejšie podieľajú na zostavovaní solárnych článkov z čínskych komponentov.

Existujú však podniky, ktoré vyrábajú fotokonvertory. Závod Hevel so sídlom v Novocheboksarsku vyrába hybridné panely s tenkou vrstvou. Závod Saturn v Krasnodare sa špecializuje na solárne panely prevádzkované na arzenide gália. Posledne menované sú určené predovšetkým pre vesmírny priemysel. Moduly pre domácnosť vyrábajú dva podniky: „Závod na kovovo-keramické zariadenia“ v Ryazane a „Telecom-STV“ v Zelenograde.

Domáci výrobcovia vyrábajú rôzne typy kremíkových solárnych článkov

Závod Ryazan vyrába dva hlavné typy zariadení:

• RZMP-130-T s rozsahom výkonu od 105 do 145 wattov.
• RZMP-220-T s rozsahom výkonu od 200 do 240 wattov.

Zariadenia pozostávajú z niekoľkých prvkov zapojených do série. Panel je pokrytý vysoko priehľadným temperovaným tvarovaným sklom a umiestnený do hliníkového profilu. Táto konštrukcia dáva silu batérie a chráni ju pred nepriaznivými poveternostnými podmienkami. Náklady na takéto zariadenia sú dosť vysoké. Napríklad model RZMP-130-T, ktorého výkon je 120 wattov, bude kupujúceho stáť viac ako 16 000 rubľov.

Telecom-STV vyrába oveľa viac rôznych modelov solárnych panelov. Patria medzi ne moduly z monokryštálu a monokryštálu, špecializované a špeciálne flexibilné batérie, ako aj monokryštálové panely so zvýšenou účinnosťou. Výstupné napätie môže byť prispôsobené pre vysokonapäťové systémy (34-38 V) aj pre nízke napätie (17-18,5 V).

Silikónové moduly sú k dispozícii v hliníkovom ráme potiahnutom špeciálnym tvarovaným sklom. Výrobca poskytuje päťročnú záruku na svoje batérie a osvedčuje svoje vybavenie, aj keď to nie je zo zákona potrebné. Panely Zelenograd sú ľahšie a celkovo menej ako Ryazan. Ich cena je takmer jeden a pol krát nižšia, napriek tomu, že kvalita solárnych panelov je stále vysoká.

Amorfné kremíkové solárne moduly zo závodu Hevel môžu pracovať v rôznych klimatických podmienkach

Hevel Plant je jediný, ktorý vyrába moduly využívajúce mikromorfnú technológiu.Ide o platne vyrobené na báze amorfného kremíka s určitým množstvom rozptýlených mikrokryštálov. Panely fungujú efektívne pri okolitom svetle a s istotou konkurujú poly- a monokryštalickým batériám. Spoločnosť iba začala výrobu, takže zatiaľ nie je možné ju nájsť vo všetkých obchodoch. Náklady na takéto panely sú celkom prijateľné. Zariadenie s výkonom 125 W bude musieť zaplatiť približne 10 000 rubľov, čo je o niečo viac ako cena hlavného konkurenta taiwanskej zelenej energetickej technológie. Ich výrobky s podobnými vlastnosťami stoja okolo 7 000 rubľov.

Rozsah solárnych panelov je veľmi široký. A len osoba, ktorá sa chystá kúpiť fotokonvertor, sa môže rozhodnúť, na ktorej možnosti by sa mala zastaviť. Zároveň stojí za zváženie stanovisko odborníkov, ktorí odporúčajú výber polykryštalických modulov na zabezpečenie autonómneho napájania doma. Je zrejmé, že monokryštály sú účinnejšie, ale nesmieme zabúdať, že ide o skôr svojvoľný ukazovateľ. Používanie solárnych panelov sa stáva čoraz obľúbenejším. Napriek vysokým nákladom sa tieto zariadenia rýchlo vyplácajú. A čo je najdôležitejšie, umožňujú vám získať potrebnú elektrinu takmer „z ničoho“.