Кпд монокристаллических солнечных панелей

От чего зависит КПД солнечных батарей?

На сегодняшний день создание эффективных фотоэлектрических систем является одним из главных направлений альтернативной энергетики. Главной инженерной проблемой отрасли выступает постоянный поиск методов и материалов, способных повышать КПД солнечных элементов. Добиться этого вполне реально, ведь теоретически возможный предел для полупроводниковой технологии превышает ныне достигнутый более чем в 3 раза.

КПД современных солнечных батарей

Нынешний показатель эффективности 15-30% в массовом производстве панелей пока очень далек от теоретически возможного уровня 85-88%. Проблема в его достижении связана с высокой долей вынужденных потерь, возникающих на разных стадиях преобразования потока фотонов в электрический ток.

Существенно на объем потерь влияют:

• физические особенности p/n-перехода для различных типов полупроводников;
• оптические законы преломления и поглощения света;
• показатели внешней температуры и влажности;
• положение рабочих поверхностей относительно солнца и т.д.

Влияние на производительность материала ячеек

В зависимости от использованных в конструкции полупроводниковых материалов, номинальный КПД солнечных панелей составляет:

1. Аморфный кремний, A-Si. Долгое время эффективность преобразования не превышала 5-7%, но с переходом на тонкопленочные технологии поднялась до 14-16%. КПД довольно стабилен, поскольку «рыхлая» по форме поверхность ячеек хорошо поглощает даже слабый или рассеянный свет.
2. Поликристаллический кремний, Poli-Si. Номинальные показатели находятся в диапазоне 19-21%. Падение производительности при неблагоприятных световых условиях среднее, что обеспечивается разнонаправленным расположением кристаллов поглощающего слоя.
3. Монокристаллический кремний, Mono-Si. Обеспечивает самый высокий выход энергии при идеальных условиях освещения, до 24%. При изменении положения относительно солнца и высоких температурах КПД таких солнечных батарей значительно снижается.
4. Теллурид кадмия, Cd-Te. Фотоэлектрические элементы этого типа быстро набирают популярность благодаря сочетанию высокой средней эффективности и низкой цены. Более стабильная производительность, чем у чистых кристаллических кремниевых модулей, достигается идеальной шириной запрещенной зоны p/n-перехода. Коэффициент полезного действия немного меньше поликристаллов, но среднегодовая отдача выше.
5. Редкоземельный сульфид меди/индия/галлия, CIGS. Благодаря возможности многослойной компоновки ячеек, способны добиваться максимального поглощения на уровне до 40% и выше. Широко используются в аэрокосмической промышленности, но «на земле» почти не применяются из-за высокой цены.
6. Фотовольтаика третьего поколения. В качестве полупроводников использует органику, сложные полимеры или материалы на квантовых точках. Дешевые, простые в производстве и обладают фантастическими способностями поглощения. Несмотря на сравнительно низкий КПД в диапазоне 6-15%, эти солнечные элементы уже сегодня могли бы получить широкое применение, если бы не короткий срок службы. Нынешний рекорд устойчивости не превышает 2000 часов, или менее 3 месяцев, что недостаточно для массового производства и применения.

Влияние на КПД солнечных электростанций сторонних факторов

Эффективность панелей после сборки, связанная с их конструктивными особенностями, остается неизменной. Совсем иначе дело обстоит с постоянно меняющимися внешними факторами воздействия.

1. Уровень освещения. Оказывает максимальное воздействие на все фотоэлектрические системы. При полном отсутствии света абсолютное большинство современной фотовольтаики не функционирует вообще. Исключение составляют экзотические варианты с дополнительным слоем люминофора длительного свечения.
2. Направление на солнце и рассеянный свет. При больших углах наклона наибольшее падение реального КПД происходит у монокристаллических солнечных панелей. Минимальное воздействие ухудшение условий освещения оказывает на редкоземельные тонкопленочные батареи.
3. Падение тени. Особенно неблагоприятно сказывается на кристаллических модулях, вплоть до вероятности выхода их из строя. Пленочные конструкции страдают от этого меньше.
4. Осадки. Сами по себе дождь, снег или град практически не изменяют эффективность преобразования. Единственная опасность состоит в возможном механическом повреждении защитного слоя, что грозит потерей герметичности и возникновением эффекта PID.
5. Температурные колебания. Наиболее опасны для модулей быстрые смены циклов замерзания/оттаивания. Низкие температуры изменения в КПД солнечных батарей не вызывают. Однако к высоким очень чувствительны Poli-Si, и особенно Mono-Si. С превышением показателя +25°C монокристаллы начинают терять эффективность примерно на 0,5% с каждым градусом. Нагрев поверхностного слоя до 60-70°C, что часто бывает летом в жарких регионах, приводит к потере 20% номинальной производительности.

Остается надеяться, что в следующих поколениях солнечных электростанций их КПД будет зависеть от внешних факторов минимально.

Источник

ТОП-6: почему монокристаллические солнечные панели лучше, сравнение с аналогами, достоинства, цена

Энергией будущего называют солнечную, которая уже сегодня доступна благодаря тому, что появились монокристаллические солнечные панели, поликристаллические, аморфные, гибкие и т.д., способные ее преобразовывать в электрическую.

Типы солнечных панелей

Современные преобразователи энергии солнца в электрическую в подавляющем большинстве изготавливают из кремния. Высокотехнологичные современные устройства — монокристаллические солнечные панели, созданы, чтобы снабжать объекты электричеством, независящем от централизованных сетей, получаемым путем преобразования солнечной энергии.

Этот тип панелей по объему производства в мире занимает первое место – до 95% рынка занимают именно они.

Но, они – не единственная разновидность таких устройств, поскольку аналогичные действия выполняют панели поликристаллические.

Помимо указанных, выпускают панели тонкопленочные, аморфные и иные.

В чем их различия? Они отличаются степенью очистки кремния, который определяет упорядоченность в решетке кристаллической молекул элемента, которая отражается на производительности, т.е. чем она выше, тем эффективнее устройство работает.

Понятно, что процесс получения упорядоченной структуры дорогостоящий, поэтому, задавшись целью монокристаллические солнечные панели купить для автономного снабжения энергией, необходимо о каждом типе иметь представления, знать особенности конкурирующих технологий, недостатки и положительные стороны.

Итог: Все фотоэлектрические элементы разделяют на поли- и монокристаллические. В основе тех и других лежит кремний.

Монокристаллические

Основными отличиями таких устройств являются:

• однородная поверхность элементов;
• закругленные углы.

Выполнена фотогальваническая плоскость, принимающая излучение из единого кристалла кремния.

Объясняется это тем, что используемая в качестве расходного материала заготовка форму имеет цилиндрическую. Она в процессе производства послойно снимается в зависимости от требующейся высоты конечного изделия.

На что при выборе обращать внимание?

Для того, чтобы принять окончательное решение относительно типа пластины, нужно познакомиться с главными критериями:

• КПД;
• Длительность периода эксплуатации;
• Быстрота деградации в период пользования;
• Стоимость.

КПД панелей монокристаллических

Эффективность их достаточно высокая – до 20% (для серийных образцов) и 38% (для космической сферы). И это главное достоинство данного вида устройств, трансформирующих в электрический ток солнечный поток. Это дает возможность значительно уменьшит панели в размерах.

Для сравнения КПД поликристаллических составляет всего 15%. Объясняется это степенью равномерности структуры и чистотой сырья.

В первом случае содержание примесей доходит только до 0,001%, во втором – присутствовать могут дефекты, связанные с применяемым материалом. В данном варианте применяют, в отличие от моно, вторичный кремний и некондиционный материал.

Срок службы

У монокристаллических панелей этот показатель составляет 25 лет, что больше, чем у поликристаллических на 10 лет. При этом, к концу срока службы теряют фотоэлементы не более 20% изначальной эффективности. И связано это с тем, что слой гидроизоляции со временем темнеет.

Деградация

Она быстрее происходит у поликристаллических, которые потерять могут до 30% исходного КПД.

Этот показатель единственный, который делает покупку панелей поликристаллических более предпочтительной. Более низкая стоимость объясняется менее трудоемким процессом изготовления. Но, ниже цена всего на 10-12%.

Купить в Москве

В столице, как и в любом российском городе, купить электростанции для дома и дачи несложно. Выбрать можно проект бюджетный или более дорогой. Все зависит от возможностей покупателя и цели, с которой устройство приобретается. Как правило, при выборе отталкиваются от нескольких показателей.

Производство монопанелей

Однородный цвет поверхности фотоэлементов, изготовленных их кремния монокристаллического, определяющий размер зерен, считается главным отличием этого типа панелей.

Важно: На производстве выращивают слиток монокристаллического кремния из исходного сырья, пока его показатели структурирования и частоты решетки не достигнут заданных параметров. Форма такого слитка для производства фотоэлементов цилиндрическая. То есть, отличие поликремниевых батарей от монокремния заключается в форме панелей, представляющей собой псевдоквадрат.

Плюсы панелей из монокремния

• Высокая эффективность, обусловленная структурированностью;
• Меньшие, чем у аналогов габариты при одинаковых показателях;
• Самая большая среди иных видов долговечность.

Минусы

• Дороговизна;
• Чувствительность производительности к затенению и загрязнению. Из-за этого теряется эффективность все цепочки. Чтобы устранить недостаток применяют микроинверторы.

Поликристаллические солнечные панели

Производство поликристаллических солнечных панелей

Начало их применения связано с 1981 годом. Чтобы получить их не нужен сложный технологический процесс. Достаточно расплавить кремний и заполнить им формы, а затем нарезать на квадратные пластины блоки, необходимые для создания батарей.

Плюсы

• Небольшие затраты при изготовлении, а также низкий уровень отходов, что уменьшает финансовые вложения на переработку;
• Минимальный % брака.

Рекомендуем:

• SolarGorilla: обзор солнечной батареи, преимущества, характеристики, цена
• Двухсторонние солнечные батареи: преимущества, устройство, цена
• Yingli Solar: стоимость, недостатки и плюсы, цена

Минусы

• Зависимость от температуры. При высоких температурах падает эффективность и снижается срок использования;
• Более низкий КПД;
• При установке эффективность использования пространства намного ниже;
• Неоднородность покрытия. Исправить это можно, применив просветляющее покрытие.

Топ-6 самых популярных моделей рассматривается ниже.

ТОП-6: TOPRAY 100 ватт 12В Монокристалл

Описание

Одни из наиболее качественных панелей, на которых нет сколов, царапин, трещин. У них высокий КПД и большая долговечность. Черного цвета у них анодированная рама и заполнение между элементами, что положительно отражается на эстетике и избавляет от трудоемкой очистки от наледи и снега. Исполнение достаточно дорогое, потому элементы, составляющие конструкции используются только высококачественные.

Производят их в Китае на автоматизированном полностью крупном предприятии, где строго следят за качеством.

Главные показатели

• Производитель – Китай;
• Напряжение и мощность номинальные – 12 В и 100 Вт;
• Качество – класс Grade A;
• Тип – моно;
• Кабель длиной 1м – 4 мм² в сечении;
• КПД – 20%;
• При пиковой мощности – напряжение 17,8 В;
• Температура использования – от минус 40 до плюс 85 градусов;
• Isc – 5,97А;
• Voc – 21,6 В;
• Imp – 5,65 А;
• Число клеток – 32 шт.;
• Тип рамы- гибкая;
• Масса – 2200 г;
• Размер — 110 × 57 × 0,25 см (ДхШхВ).

Стоимость

Стоят недорого монокристаллические солнечные панели. Цену узнать можно из таблицы:

Где купить	Цена в рублях
https://oporasolar.ru/p304882431-topray-100vt-12v.html	10641
https://eco50.ru/solnechnye-sistemy/solnechnye-batarei/gibkaya-solnechnaya-batareya-topray-100-vatt-12v-monokristall/	10300
https://zhukovskiy.regmarkets.ru/product/0b4a5fdb096e29afef1ec6f978898856/	10300
https://market.yandex.ru/offer/VctxlC6KGbD47GxYN7SV1A?hid=7076558&pp=1001&clid=2321575&distr_type=7&cpc=HYBB83kEPZ4eemhb8uWYu21foG_O2g_Sp1nopaUd-eaXRu8RyJVhBn0nZiV_ldSGZmqM-JbYkPuSs7rdu0UsLMuDVhAyIMrvBto5d6gy12M%2C&lr=10719	10300

ТОП-5: One-Sun 50М 50 ватт 12В Моно

Обзор

Модуль моно собирают из элементов высокого качества Grade A. Они гарантируют надежность и отличную производительность. У них одно из лучших среди аналогов соотношение цена/качество.

Помимо этого, к достоинствам относят:

+3 Вт) толеранс, который гарантированно обеспечивает номинальную емкость;

Комплектующие только достойных брендов;

При этом, стоимость низкая;

Десятилетняя гарантия. Снижение мощности к окончанию срока всего на 10%, а на протяжении 25 лет – на 20%.

Даже при сильном загрязнении мощность снижается незначительно.

Параметры

• Мощность и напряжение номинальные – 59 Вт и 12В;
• Тип – моно;
• Кабель сечением 2,5 кв.мм – длина 900 мм;
• При пиковой мощности – напряжение 18 В;
• Диодов – 1;
• Температурный интервал использования — -40

+85;

Габариты элемента -156х52;

Напряжение допустимое и Voc– 1000 и 21,3В;

Токи Isc и Imp – 3,06 и 2,78А;

Клеток в модуле – 6шт.;

Масса – 4500 г;

ДхВхШ – 64х3х52 см;

Материал рамы – алюминий анодированный.

Стоимость

Где купить	Цена в рублях
https://eco50.ru/solnechnye-sistemy/solnechnye-batarei/solnechnaya-batareya-one-sun-50m-50-vatt-12v-monokristall/	4100
http://all-on-line.ru/products/solnechnyj_modul_onesun_50m_50_vt_12v_monokristall	4000
https://goodster.ru/product/o-3b1a913128848b16c2f04ef8e41e495b/	4100
http://energy.ast-kairos.ru/shop/solnechnaya-batareya-one-sun-50m/	3967

ТОП-4: One-Sun 250М 250 ватт 24В Монокристалл

Краткий обзор

Состоит монокристаллическая бюджетная панель из Grade A элементов, гарантирующих высокое качество и продолжительный период эксплуатации.

Это одно и лучших предложений рынка по соотношению стоимости и качества.

Плюсы

• Высококачественные элементы Grade A;
• Гарантированная номинальная мощность благодаря положительному толерансу (0

+3 Вт);

Закупка комплектующих у проверенных брендов;

Показатель мощности в течение 10 лет может опуститься на 10%.

Технические показатели

• Напряжение — 24 В;
• Мощность – 250 Вт;
• Тип – моно;
• Vmp – 30,9В;
• КПД элемента и в целом модуля– 17,8 и 15,4%;
• Диодов – 3;
• Диапазон рабочих температур — -40

+85;

Voc – 37,7 В;

Isc – 8,76А;

Imp -8,09 А;

Габариты — 164 × 99,2 × 4;

Масса – 19,6 кг.

Стоимость

Сегодня несложно приобрести монокристаллические солнечные панели российского производства.

Цены на них приведены в таблице:

Где купить	Цена в рублях
https://eco50.ru/solnechnye-sistemy/solnechnye-batarei/solnechnaya-batareya-one-sun-250m-250-vatt-24v-monokristall/	13600
https://goodster.ru/product/o-50f4823095f7e419e3d38488d9e9ca2b/	13600
https://krasnodar.regmarkets.ru/product/50f4823095f7e419e3d38488d9e9ca2b/	13600
https://arkhangelsk.regmarkets.ru/product/50f4823095f7e419e3d38488d9e9ca2b/	13600
http://nsia.blizko.ru/products/7097999-solnechnaya_panel_225_vt	15500

ТОП-3: One-Sun OS-250M

Как и вышерассмотренные модели, модуль состоит из элементов Grade A, гарантирующих надежность и высокую эффективность. При этом это бюджетная линейка с превосходным сочетанием качества и цены.

Плюсы

К преимуществам относят:

+3 Вт) толеранс;

отличную производительность даже в ненастную (при рассеянном свете) погоду и в зимний период;

прозрачность благодаря закаленному стеклу и достойный КПД;

отсутствие деформации при наступлении форм-мажорных ситаций, что обеспечивает жесткая конструкция;

гарантию на протяжении 10 лет: изначальное значение мощности уменьшается не более, чем на 10%.

Параметры

• Тип — моно;
• Напряжение – 24В;
• Мощность -250 Вт;
• Voc -37, 7 В;
• Imp — 8,09А;
• Isc – 8,76А;
• Vmp – 30,9В;
• Vdc – 1000;
• Рама – из алюминия анодированного;
• Температура рабочая – от -40 до+85;
• Кабель – длина 900 мм, сечение -4 мм.кв.;
• Число диодов – 3;
• Размер — 164х99,2х4см;
• Масса -19,6 кг.

Стоимость

Где купить	Цена
https://moskva.regmarkets.ru/product/baa93b7b9d1089c8030919482dd7da45/	12150 рублей
https://goodster.ru/solnechnykh_elektrostantsiyakh/	12150 рублей
https://econrj.ru/solnechnie_paneli/solnechnaja-panel-one-sun-os-250m.html	12150 рублей
https://market.yandex.ru/offer/YDUlw7-PFwXiy0IzdboJbw?hid=7076558&pp=1001&clid=2321575&distr_type=7&cpc=T9RZE-wXBMbY_zbPzoQ6INKaH4F5eMJkBPaEf5I4YxFejwZiL7AOAdJo_Glk1PA8kfNiUEi8YBrc2QTLkmFnitZqS-nQz6PDYDFgLiMFYIw%2C&lr=213	12150 рублей

ТОП-2: Delta SM 30-12 M

Надежность и продолжительный срок службы гарантируют составляющие батарею элементы высочайшего качества. Жесткая конструкция не позволит деформироваться в форс-мажорных ситуациях.

Характеристики

• Мощность и возможное отклонение -30 Вт+3%;
• Ток при коротком замыкании -1,73 Ампера;
• Напряжение -22,64В (холостой ход), 18,75 (в точке предельной мощности);
• Число диодов – 2 шт.;
• Ячеек – 36 толщиной 220 мкм (4х9);
• Толеранс – 3%;
• КПД -11,74%;
• Длина и сечение кабеля – 600 мм и 4 мм2;
• Нагрузка ветровая – 2400 Паскаля;
• Масса -2,9 кг.

Стоимость

Где купить	Цена
https://www.samru.ru/internet-magazin-samara/electroenergy/batarei-controllery/solnechnye-batarei/tovar-19550.html	2400 руб.
https://eco50.ru/solnechnye-sistemy/solnechnye-batarei/solnechnaya-batareya-delta-sm-30-12m-30-vatt-12v-mono/	1989 руб.
http://b-eco.ru/solar_panels/SM_30-12%20M/	1990 руб.
https://mywatt.ru/solnechnie_batarei/delta/sm_30-12_m	1989 руб.
http://www.delc.ru/shop/akkumulyatory_ibp/akkumulyatory/delta_sm_30-12-m_solnechnaya_batareya/	2035 руб.

ТОП-1: DELTA BST 50-12-M

Обзор

Модели удалось занять в ТОП-6 первое место. Выполнена она из составляющих экстра-класса. Энергии она вырабатывает при недостаточном освещении значительно больше, ем аналоги.

На заводе в Китае, где выпускают панели, она проходит 74 точки контроля, включаяEL (двухэтапный) до и после ламинации.

Устойчива панель и к негативным природным воздействиям, значительным положительным температурам токового провала.

От механических повреждений защищает ее просветленное каленое стекло, выполняющее роль защитного слоя, устойчивая к коррозии усиленная рама, изготовленная из алюминия анодированного.

Параметры технические

• Нагрузка ветровая -2,4 мПа;
• Толщина каленого стекла -3,2мм;
• Длина и сечение кабеля – 600 и 4 мм кв.;
• КПД модуля – 13,71% (элемента – 17,04);
• Масса – 5,2 кг;
• Ток на выходе -3,36А;
• Предельная мощность -60 Вт;
• ДхВхШ- 668х30х655 мм;
• Диодов – 2;
• Срок эксплуатации – 100 лет.

Стоимость

Где купить	Цена в рублях
https://energolavka.ru/product/delta-bst-50-12-m/	3350
http://www.akkumulator.ru/solnechnaya-batareya-delta-bst-50-12-m/	4070
https://eco50.ru/solnechnye-sistemy/solnechnye-batarei/solnechnaya-batareya-delta-bst-50-12m-50-vatt-12v-mono/	3150
http://solarcrown.ru/magazin2/product/solnechnyy-modul-delta-bst-50-12-m	3150
https://energolavka.ru/catalog/delta-bst/	3270

Видео: Как выбрать солнечную батарею для дома

Автор и редактор обзоров по гаджетам и новой техники. Ведет работы по написанию свежих рейтингов к публикациям, проверки достоверности и актуальности информации уже опубликованных статей. Отвечает на вопросы в комментариях, пишет на авто темы.

Источник