Tấm pin mặt trời: phân loại + tổng quan về tấm trong nước

Gần đây, hệ thống năng lượng tự trị cho các ngôi nhà có vẻ tuyệt vời. Hôm nay họ tự tin bước vào cuộc sống của chúng tôi. Người châu Âu nghiêng từ lâu đã sử dụng các tấm pin mặt trời để cung cấp điện cho nhà của họ. Ở Nga, các hệ thống như vậy vẫn đang trở nên phổ biến. Điều này là do chi phí thiết bị tương đối cao. Tuy nhiên, công nghệ sản xuất của nó đang được cải thiện và giá thiết bị đang dần giảm xuống, khiến chúng trở nên dễ tiếp cận hơn với khách hàng. Những tấm nào để chọn cho một ngôi nhà riêng? Hãy làm cho nó đúng.

Nguyên lý của pin mặt trời

Các thiết bị chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện hoạt động theo nguyên tắc khá đơn giản. Để hiểu nó, chỉ cần nhớ các khóa học vật lý học. Cụ thể, làm mới kiến ​​thức về ngã ba p-n là gì. Chính anh ta là người có khả năng chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện. Hiện tượng này minh họa một cách sinh động trải nghiệm với một bóng bán dẫn bị cưa. Ánh sáng rơi vào tiếp giáp pn và vôn kế kết nối với nó bắt đầu ghi lại các giá trị không đáng kể của dòng điện. Với sự gia tăng trong khu vực ngã ba pn, lượng điện được tạo ra sẽ tăng lên.

Nguyên lý hoạt động của các tấm pin mặt trời dựa trên sự chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện. Diện tích lớn của các tấm cho phép bạn tạo ra nhiều năng lượng hơn.

Tất cả các bộ chuyển đổi quang điện hiện đại hoạt động theo nguyên tắc này. Diện tích tương đối lớn của các tấm với các mối nối p-n cho phép bạn có đủ điện. Vật liệu và thiết kế đang được cải tiến liên tục, do đó hệ số chuyển đổi quang điện tăng lên, đó cũng là hiệu quả của thiết bị. Độ lớn của điện áp và dòng điện đầu ra của pin mặt trời trực tiếp phụ thuộc vào mức độ ánh sáng xung quanh của thiết bị.

Các loại bộ chuyển đổi quang điện

Số lượng các loại tấm pin mặt trời hiện đại là gần mười. Mỗi biến thể có những đặc điểm riêng. Tất cả chúng có thể được chia thành hai nhóm một cách có điều kiện - màng silicon và polymer. Hãy để chúng tôi xem xét chi tiết hơn từng người trong số họ.

Tấm pin mặt trời silicon

Các thiết bị tạo ra dòng điện trực tiếp, xuất hiện do tiếp xúc với tấm silicon hoặc hydro-hydro của bức xạ mặt trời. Các tính năng của vật liệu là các tia sáng mặt trời chiếu vào nó làm dịch chuyển các electron từ quỹ đạo của các nguyên tử. Các electron được giải phóng tạo thành một dòng điện.Các thiết bị như vậy được đặc trưng bởi hiệu quả tối đa, nhưng khá khó để sản xuất, khiến chúng đắt tiền. Có một số loại pin silicon.

Xem # 1 - Bộ chuyển đổi đơn tinh thể

Một tính năng đặc biệt của các yếu tố thuộc loại này là hướng của các tế bào cảm quang theo một hướng. Một mặt, điều này là rất tốt, bởi vì nó cho phép bạn có được mức cao nhất trong tất cả các hệ thống hiệu quả tương tự. Đối với bộ chuyển đổi đơn tinh thể, nó đạt 22%. Tuy nhiên, để vận hành, bảng điều khiển phải luôn luôn hướng về phía mặt trời, nếu không hiệu quả năng lượng sẽ giảm mạnh.

Ánh sáng khuếch tán vào lúc hoàng hôn hoặc bình minh, vào những ngày nhiều mây cho kết quả rất nhỏ, điều này làm cho các bộ chuyển đổi đơn tinh thể trở thành một lựa chọn tốt cho các khu vực phía Nam nơi có nhiều ngày nắng. Bên ngoài, các hệ thống như vậy có thể dễ dàng phân biệt bằng các góc vát của các tấm, do đặc thù của sản xuất và màu đen sâu mà các tế bào cho theo một hướng.

Các mô đun đơn tinh thể có hiệu quả cao nhất. Chúng bao gồm các tinh thể silicon được định hướng nghiêm ngặt theo một hướng.

Xem # 2 - Pin đa tinh thể

Các tinh thể silicon đa hướng được đặt trên các tấm, cho hiệu quả thấp hơn so với các tinh thể đơn. Đó là khoảng 18%. Sự xuất hiện của các tấm cũng khác nhau. Chúng là những tấm có hình vuông đúng màu xanh lam đậm. Sự không đồng nhất về cấu trúc và màu sắc của chúng được giải thích bởi thực tế là các tinh thể silicon không đồng nhất được bao gồm trong thành phần của chúng, và ngoài ra, một số tạp chất có mặt.

Pin mặt trời đa tinh thể được đặc trưng bởi cấu trúc không đồng nhất và sự hiện diện của tinh thể silicon được định hướng theo các hướng khác nhau

Để sản xuất các tấm đa tinh thể có thể được sử dụng không chỉ silicon sơ cấp, mà còn chuẩn bị nguyên liệu thứ cấp. Điều này giải thích sự hiện diện của một số khiếm khuyết nhất định trong thiết bị. Ưu điểm chính của các tấm như vậy là hiệu quả năng lượng tốt của chúng trong ánh sáng khuếch tán, khiến chúng không thể thiếu đối với các khu vực nơi thời tiết nhiều mây không phải là hiếm.

Xem # 3 - tấm silicon vô định hình

Các nguyên tố vô định hình là các lớp silicon rất mỏng, thu được bằng cách phun vật liệu trong chân không. Cơ sở là giấy bạc làm bằng kim loại, nhựa hoặc thủy tinh cao cấp. Hiệu quả của các thiết bị như vậy là nhỏ và chỉ chiếm 6%. Điều này được giải thích bằng sự đốt cháy nhanh hơn các lớp silicon so với các tấm tinh thể dưới tác động của bức xạ mặt trời. Như thực tế cho thấy, hiệu quả của các tấm vô định hình sau hai tháng hoạt động giảm khoảng 20%. Sau một năm rưỡi đến hai năm, pin có thể bị hỏng.

Các mô-đun làm từ silicon vô định hình có hiệu quả thấp, nhưng chúng hoạt động rất hiệu quả trong điều kiện thông lượng ánh sáng khuếch tán

Tuy nhiên, việc sử dụng của họ là hợp lý. Các tế bào cảm quang được định hướng ngẫu nhiên, làm tăng đáng kể hiệu quả của các thiết bị trong thời tiết nhiều mây và trong ánh sáng tán xạ. Ngoài ra, mức độ hấp thụ của thông lượng ánh sáng tới trong các tấm vô định hình cao hơn gần hai mươi lần so với các thiết bị cạnh tranh silicon tương tự. Công nghệ không lãng phí để sản xuất pin như vậy có thể giảm đáng kể chi phí của chúng. Bên ngoài, các tấm vô định hình có thể được phân biệt bằng một màu xám đen.

Xem # 4 - Bộ chuyển đổi ảnh lai

Những tấm như vậy kết hợp các vi tinh thể và silic vô định hình. Các tính chất của bộ biến đổi thông lượng ánh sáng lai rất gần với tính chất của các nguyên tố đa tinh thể. Sự khác biệt duy nhất là hiệu suất của chúng trong điều kiện ánh sáng xung quanh cao hơn nhiều. Một đặc điểm khác biệt của các tấm như vậy là khả năng chuyển đổi không chỉ bức xạ cực tím, mà cả tia hồng ngoại thành dòng điện.

Bộ chuyển đổi năng lượng mặt trời màng polymer

Một sự thay thế đầy hứa hẹn cho pin silicon. Chúng là một bộ phim bao gồm một lớp hoạt tính polymer, điện cực nhôm, chất nền hữu cơ linh hoạt và một lớp bảo vệ đặc biệt. Các tế bào quang điện ảnh được kết nối với nhau, dẫn đến pin mặt trời cuộn. Các thiết bị như vậy rất linh hoạt, nhỏ gọn và nhẹ. Chi phí của chúng thấp hơn một chút so với các chất tương tự silicon, vì silicon đắt tiền không được sử dụng trong sản xuất. Ngoài ra, các thiết bị thân thiện với môi trường hơn, vì chúng ít ảnh hưởng đến môi trường.

Hiệu quả của các thiết bị như vậy là thấp. Đó là khoảng 6,5%. Ở quy mô công nghiệp, pin polymer đầu tiên bắt đầu được sản xuất tại Đan Mạch. Quy trình sản xuất bao gồm in nhiều lớp đặc biệt của tế bào quang điện trên màng mềm đặc biệt. Sau đó, nó có thể được cắt, xoắn và chế tạo thành các tấm pin mặt trời với kích thước gần như bất kỳ. Chi phí của các yếu tố phim là một thứ tự cường độ thấp hơn so với silicon. Tuy nhiên, vẫn rất khó để tìm thấy những tấm như vậy được bán. Sản xuất đang ở giai đoạn đầu phát triển.

Để sản xuất các mô-đun năng lượng mặt trời polymer không cần silicon đắt tiền, giúp giảm đáng kể chi phí sản xuất

Những gì thị trường cung cấp - tổng quan về nhà sản xuất

Một loại lớn các tấm đa tinh thể và đơn tinh thể được trình bày trên thị trường Nga. Hầu hết chúng được sản xuất tại Trung Quốc, điều này không có gì đáng ngạc nhiên, vì quốc gia này là công ty hàng đầu trong việc sản xuất và bán các hệ thống sản xuất điện mặt trời khác nhau. Các sản phẩm của Đức từ SCHOTT và Calixo, Nhật Bản từ SHARP và các sản phẩm từ các công ty Nga cũng được đại diện trên thị trường. Loại thứ hai thường liên quan đến việc lắp ráp pin mặt trời từ các thành phần do Trung Quốc sản xuất.

Tuy nhiên, có những doanh nghiệp sản xuất máy photocopy. Nhà máy Hevel, nằm ở Novocheboksarsk, sản xuất các tấm lai màng mỏng. Nhà máy Saturn ở Krasnodar chuyên về các tấm pin mặt trời hoạt động trên gallium arsenide. Thứ hai chủ yếu dành cho ngành công nghiệp vũ trụ. Các mô-đun gia dụng được sản xuất bởi hai doanh nghiệp: Nhà máy thiết bị gốm kim loại, rèn ở Ryazan và Viễn thông-STV, tại Zelenograd.

Các nhà sản xuất trong nước sản xuất nhiều loại pin mặt trời silicon

Nhà máy Ryazan sản xuất hai loại thiết bị chính:

• RZMP-130-T với dải công suất từ ​​105 đến 145 watt.
• RZMP-220-T với dải công suất từ ​​200 đến 240 watt.

Các thiết bị bao gồm một số yếu tố kết nối nối tiếp. Bảng điều khiển được phủ bằng kính cường lực có độ trong suốt cao và được đặt trong một cấu hình nhôm. Thiết kế này mang lại sức mạnh cho pin và bảo vệ chống lại các điều kiện thời tiết bất lợi. Chi phí của các thiết bị như vậy là khá cao. Ví dụ, model RZMP-130-T, có công suất 120 watt, sẽ tiêu tốn của người mua hơn 16.000 rúp.

Viễn thông-STV sản xuất nhiều mẫu pin mặt trời khác nhau. Trong số đó có các mô đun đa tinh thể và đơn tinh thể, pin linh hoạt chuyên dụng và đặc biệt, cũng như các tấm tinh thể đơn tăng hiệu quả. Điện áp đầu ra có thể được điều chỉnh cho cả hệ thống điện áp cao (34-38 V) và điện áp thấp (17-18,5 V).

Các mô-đun silicon có sẵn trong một khung nhôm, được phủ bằng một loại kính có kết cấu đặc biệt. Nhà sản xuất bảo hành năm năm cho pin của mình và chứng nhận thiết bị của mình, mặc dù theo luật, điều này là không cần thiết. Các tấm Zelenograd nhẹ hơn và ít tổng thể hơn Ryazan. Chi phí của chúng thấp hơn gần một lần rưỡi, mặc dù thực tế là chất lượng của các tấm pin mặt trời luôn cao.

Các mô-đun năng lượng mặt trời silic vô định hình từ nhà máy Hevel có thể hoạt động trong các điều kiện khí hậu khác nhau

Nhà máy Hevel là nhà máy duy nhất sản xuất các mô-đun sử dụng công nghệ vi mô.Đây là những tấm được chế tạo trên cơ sở silic vô định hình với một lượng vi tinh thể xen kẽ nhất định. Các tấm hoạt động hiệu quả trong ánh sáng xung quanh và tự tin cạnh tranh với pin đa tinh thể và đơn tinh thể. Công ty chỉ mới bắt đầu sản xuất, vì vậy vẫn chưa thể tìm thấy nó trong tất cả các cửa hàng. Chi phí của các tấm như vậy là khá phải chăng. Một thiết bị có công suất 125 W sẽ phải trả khoảng 10.000 rúp, cao hơn một chút so với đối thủ chính của Công nghệ năng lượng xanh Đài Loan. Sản phẩm của họ có tính chất tương tự có giá khoảng 7.000 rúp.

Phạm vi của các tấm năng lượng mặt trời là rất rộng. Và chỉ một người sẽ mua một bộ chuyển đổi quang điện mới có thể quyết định lựa chọn nào anh ta nên dừng lại. Đồng thời, đáng để xem xét ý kiến ​​của các chuyên gia khuyên bạn nên chọn mô-đun đa tinh thể để sắp xếp cung cấp năng lượng tự trị tại nhà. Rõ ràng là đơn tinh thể có hiệu quả hơn, nhưng chúng ta không được quên rằng đây là một chỉ số khá độc đoán. Việc sử dụng các tấm pin mặt trời ngày càng trở nên phổ biến. Mặc dù chi phí cao, các thiết bị này nhanh chóng trả hết. Và quan trọng nhất, họ cho phép bạn có được điện cần thiết gần như "không có gì".