Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!

Alternativní energie je nejrozvinutější v Evropě a ukazuje výsledky jejich vyhlídek. Existují nové typy solárních článků, které zvyšují jejich účinnost.

Pokud chcete zajistit provoz průmyslové budovy nebo obydlí na úkor solární energie, musíte se nejprve dozvědět o rozdílech ve vybavení, pochopit, které solární panely jsou vhodné pro klimatické podmínky v daném regionu.

Pomůžeme tomuto problému porozumět. Článek popisuje princip fungování fotoelektrických měničů, poskytuje přehled o různých typech solárních článků, uvádí jejich vlastnosti, výhody a nevýhody. Po prostudování materiálu se můžete správně rozhodnout pro uspořádání účinného solárního systému.

Princip činnosti solárních panelů

Převážná většina solárních panelů jsou fyzicky fotoelektrické měniče. Elektrogenerační účinek nastává v místě polovodičového pn spojení.

Jedná se o křemíkové oplatky, které tvoří základ nákladů na solární panely, ale když je používáte jako 24hodinový zdroj energie, budete muset dodatečně zakoupit drahé dobíjecí baterie

Panel se skládá ze dvou křemíkových desek s různými vlastnostmi. Pod vlivem světla v jednom z nich je nedostatek elektronů a ve druhém jejich přebytek. Každá deska má měděné vodiče, které jsou připojeny k měničům napětí.

Průmyslový solární panel sestává z množství laminovaných fotovoltaických článků spojených navzájem a upevněných na pružném nebo tuhém substrátu.

Účinnost zařízení do značné míry závisí na čistotě křemíku a orientaci jeho krystalů. Tyto parametry se snaží zlepšit inženýry posledních desetiletí. Hlavním problémem jsou vysoké náklady na procesy, které jsou základem čištění křemíku a umístění krystalů v jednom směru na celém panelu.

Maximální efektivita různých solárních panelů se každoročně mění směrem nahoru, protože do výzkumu nových fotovoltaických materiálů jsou investovány miliardy dolarů.

Polovodiče fotoelektrických měničů mohou být vyrobeny nejen ze silikonu, ale také z jiných materiálů - princip provozu baterie se nemění.

Typy fotoelektrických měničů

Klasifikují průmyslové solární panely podle jejich konstrukčních vlastností a typu pracovní fotoelektrické vrstvy.

Tyto typy baterií se liší podle typu zařízení:

  • flexibilní panely;
  • pevné moduly.

Flexibilní tenkovrstvé panely postupně zabírají rostoucí mezeru na trhu díky své montážní univerzálnosti, protože je můžete instalovat na většinu povrchů s různými architektonickými formami.

Aktuální vlastnosti solárních panelů jsou obvykle nižší než vlastnosti uvedené v návodu. Před instalací doma je proto vhodné vidět podobný realizovaný projekt.

Podle typu pracovní fotoelektrické vrstvy jsou solární články rozděleny do následujících typů:

  1. Křemík: monokrystalický, polykrystalický, amorfní.
  2. Telur-kadmium.
  3. Na bázi selenidu india-mědi-galia.
  4. Polymer.
  5. Organické
  6. Je založen na arzenidu galia.
  7. Kombinované a vícevrstvé.

Zajímavostí pro spotřebitele nejsou všechny typy solárních panelů, ale pouze první dva krystalické poddruhy.

Ačkoli některé jiné typy panelů mají vysokou účinnost, nejsou vzhledem k vysokým nákladům široce používány.

Monokrystalické panely lze snadno odhadnout na bílých čtvercích v rozích jednotlivých prvků Polykrystalické panely se doporučují orientovat na východ a na západ a pro jižní stranu je lepší zakoupit modul s jedním krystalem. Tenkovrstvé solární panely jsou populární ve výrobě přenosných turistických solárních panelů Solární panely s obsahem india se aktivně používají na kosmických družicích Solární arsen s arzenidem galia se stává toxickým pouze přímým kontaktem s vodou. Solární panely ze vzácných kovů mohou být vyrobeny z jakékoliv velikosti a tvaru. Organické solární panely ještě nejsou dostupné masovému spotřebiteli kvůli nedostatečnému testování technologií. Polymerní solární články mají nízkou účinnost, takže šíření ještě nebylo přijato

Křemíkové fotovoltaické články jsou velmi citlivé na teplo. Základní teplota pro měření výkonu je 25 ° C. S nárůstem o jeden stupeň se účinnost panelů snižuje o 0, 45-0, 5%.

Dále budou podrobně zváženy solární panely, které mají největší zájem spotřebitelů.

Charakteristika panelů na bázi křemíku

Křemík pro solární články je vyroben z křemenných křemenných křemenných prášků. Nejbohatší ložiska surovin jsou na západní Sibiři a na středním Uralu, takže vyhlídky na tento směr solární energie jsou téměř nekonečné.

I dnes krystalické a amorfní křemíkové panely zabírají více než 80% trhu. Proto je vhodné je podrobněji zvážit.

Monokrystalické křemíkové panely

Moderní monokrystalické křemíkové oplatky (mono-Si) mají po celém povrchu jednotnou tmavě modrou barvu. Pro jejich výrobu se používá nejčistší křemík. Monokrystalická fotovoltaika mezi všemi křemíkovými deskami má nejvyšší cenu, ale poskytuje nejlepší účinnost.

Velké monokrystalické solární panely s rotujícími mechanismy dokonale zapadají do pouštní krajiny. Poskytuje podmínky pro maximální výkon.

Vysoké výrobní náklady jsou způsobeny složitostí orientace všech křemíkových krystalů v jednom směru. Vzhledem k těmto fyzikálním vlastnostem pracovní vrstvy je maximální účinnost zajištěna pouze tehdy, když jsou sluneční paprsky kolmé na povrch desky.

Monokrystalické baterie vyžadují další zařízení, které je během dne automaticky otáčí, takže rovina panelů je co nejvíce kolmá na sluneční paprsky.

Silikonové vrstvy s jednostranně orientovanými krystaly jsou vyříznuty z válcové kovové tyče, takže hotové fotovoltaické bloky mají tvar rohů zaoblených v rozích.

Mezi výhody krystalických křemíkových baterií patří: \ t

  1. Vysoká účinnost s hodnotou 17-25%.
  2. Kompaktnost - menší plocha umístění zařízení na jednotku výkonu ve srovnání s polykrystalickými křemíkovými panely.
  3. Trvanlivost - dostatečná účinnost výroby elektřiny je zajištěna až do 25 let.

Tyto baterie mají pouze dvě nevýhody:

  1. Vysoká cena a dlouhá návratnost.
  2. Citlivost na znečištění . Prach rozptyluje světlo, takže účinnost solárních panelů, na které se vztahuje, je výrazně snížena.

Vzhledem k potřebě přímého slunečního záření jsou monokrystalické solární panely instalovány hlavně v otevřených prostorách nebo ve výškách. Čím blíže je terén k rovníku a tím více slunečných dnů, tím výhodnější je instalace tohoto typu fotovoltaických článků.

Polykrystalické solární panely

Polykrystalické křemíkové panely (multi-Si) mají nerovnoměrnou modrou barvu díky různorodé orientaci krystalů. Čistota křemíku použitého při jejich výrobě je o něco nižší než u analogů s jedním krystalem.

Vícesměrné krystaly poskytují vysokou účinnost s rozptýleným světlem - 12-18%. Je nižší než u jednosměrných krystalů, ale v podmínkách oblačného počasí se tyto panely stávají účinnějšími.

Heterogenita materiálu vede ke snížení nákladů na výrobu křemíku. Čištěný kov pro polykrystalické solární panely bez speciálních triků se nalije do forem.

Výroba využívá speciálních technik pro tvorbu krystalů, ale jejich směr není řízen. Po ochlazení je křemík rozřezán na vrstvy a zpracován podle speciálního algoritmu.

Polykrystalické panely nevyžadují stálou orientaci směrem ke slunci, proto jsou pro jejich umístění aktivně využívány střechy domů a průmyslových objektů.

Ve dne, s lehkým zakrytím oblaku, výhody amorfních křemíkových solárních panelů nebudou patrné, jejich zásluhy jsou odhaleny pouze hustými mraky nebo ve stínu (+)

Výhody solárních článků s vícesměrnými krystaly zahrnují:

  1. Vysoká účinnost při okolních světelných podmínkách.
  2. Možnost stacionární instalace na střechy budov.
  3. Nižší náklady ve srovnání s monokrystalickými panely.
  4. Doba provozu - pokles účinnosti po 20 letech provozu je pouze 15-20%.

K dispozici jsou také nevýhody polykrystalických panelů:

  1. Snížená účinnost s hodnotou 12-18%.
  2. Relativní objemnost - pro instalaci na jednotku výkonu je ve srovnání s monokrystalickými analogy zapotřebí více místa.

Polykrystalické solární panely získávají rostoucí podíl na trhu mezi ostatními silikonovými bateriemi. To je zajištěno širokým potenciálem snížení nákladů na jejich výrobu. Účinnost těchto panelů ročně roste a rychle se blíží 20% hmotnostních výrobků.

Amorfní křemíkové solární panely

Mechanismus výroby amorfních křemíkových solárních panelů se zásadně liší od výroby krystalických fotovoltaických článků. Používá ne čistý nekov, ale jeho hydrid, jehož horké páry jsou ukládány na substrátu.

V důsledku této technologie se netvoří klasické krystaly a náklady na výrobu se výrazně sníží.

Fotovoltaické články vysráženého amorfního křemíku mohou být fixovány jak na pružném polymerním substrátu, tak na pevném skleněném listu.

V současné době jsou již tři generace panelů vyrobených z amorfního křemíku, přičemž každá z nich se výrazně zvyšuje. Pokud měly první fotovoltaické moduly účinnost 4-5%, nyní jsou na trhu modely druhé generace s účinností 8-9%.

Amorfní panely nejnovějšího designu mají účinnost až 12% a již se začínají objevovat v prodeji, ale stále jsou poměrně drahé.

Díky vlastnostem této výrobní technologie je možné vytvořit silikonovou vrstvu jak na pevném, tak na pružném podkladu. Z tohoto důvodu jsou amorfní křemíkové moduly aktivně používány ve flexibilních tenkovrstvých solárních modulech. Možnosti s pružnou podložkou jsou však mnohem dražší.

Fyzikálně-chemická struktura amorfního křemíku umožňuje maximální absorpci fotonů slabého rozptýleného světla pro generování elektřiny. Tyto panely jsou proto vhodné pro použití v severních oblastech s velkými volnými plochami.

Účinnost baterií založených na amorfním křemíku se při vysokých teplotách nesnižuje, i když jsou v tomto parametru horší než panely arzenidu galia.

Se stejnými náklady na zařízení vykazují solární panely s křemíkovým hydridem vyšší výkon než jejich monokrystalické a polykrystalické protějšky (+)

Souhrnně lze uvést následující výhody amorfních solárních panelů:

  1. Všestrannost - schopnost vyrábět flexibilní a tenké panely, instalace baterií v jakékoliv architektonické podobě.
  2. Vysoká účinnost při rozptýleném světle.
  3. Stabilní provoz při vysokých teplotách.
  4. Jednoduchost a spolehlivost designu . Takové panely se prakticky nerozbijí.
  5. Zachování výkonu v obtížných podmínkách - menší pokles výkonu při prašnosti povrchu než krystalické analogy

Životnost takových fotovoltaických článků, počínaje druhou generací, je 20-25 let s poklesem výkonu o 15-20%. Nevýhody amorfních křemíkových panelů lze přičítat pouze potřebě velkých prostor pro umístění zařízení s požadovaným výkonem.

Přehled zařízení bez silikonu

Některé solární panely vyrobené s použitím vzácných a drahých kovů mají účinnost vyšší než 30%. Oni jsou mnohonásobně dražší než jejich protějšky z křemíku, ale stále obsazené high-tech obchodní výklenek, díky své speciální vlastnosti.

Solární panely ze vzácných kovů

Existuje několik typů solárních panelů ze vzácných kovů a ne všechny z nich mají vyšší účinnost než monokrystalické křemíkové moduly.

Schopnost pracovat v extrémních podmínkách však umožňuje výrobcům těchto solárních panelů vyrábět konkurenční produkty a provádět další výzkum.

Panely teluridu kadmia se široce používají pro obložení budov v rovníkových a arabských zemích, kde se jejich povrch během dne ohřívá na 70-80 stupňů během dne.

Hlavní slitiny používané pro výrobu fotovoltaických článků jsou telurid kadmia (CdTe), selenid india-měď-gallium (CIGS) a selenid india-mědi (CIS).

Kadmium je toxický kov a indium, gallium a telur jsou poměrně vzácné a drahé, takže masová výroba solárních panelů na nich založených je dokonce teoreticky nemožná.

Účinnost těchto panelů je na úrovni 25-35%, i když ve výjimečných případech může dosáhnout až 40%. Dříve byly využívány hlavně ve vesmírném průmyslu a nyní se objevil nový slibný směr.

Díky stabilnímu provozu fotovoltaických článků ze vzácných kovů při teplotách 130-150 ° C se používají v solárních tepelných elektrárnách. Zároveň se paprsky slunce z desítek nebo stovek zrcadel soustřeďují na malý panel, který současně vyrábí elektřinu a zajišťuje přenos tepelné energie do výměníku vody.

V důsledku ohřevu vody vzniká pára, která způsobuje, že se turbína otáčí a vyrábí elektřinu. Sluneční energie se tak přemění na elektrickou energii současně dvěma způsoby s maximální účinností.

Polymerní a organické analogy

Fotovoltaické moduly založené na organických a polymerních sloučeninách se začaly vyvíjet teprve v posledním desetiletí, ale výzkumníci již dosáhli významného úspěchu. Největšího pokroku vykazuje evropská společnost Heliatek, která již vybavila několik výškových budov organickými solárními panely.

Tloušťka konstrukce válcového filmu typu HeliaFilm je pouze 1 mm.

Při výrobě polymerních panelů se používají látky, jako jsou uhlíkové fullereny, ftalocyanin mědi, polyfenylen a další. Účinnost těchto solárních článků již dosahuje 14-15% a výrobní náklady jsou několikrát nižší než náklady na výrobu krystalických solárních panelů.

Existuje akutní otázka termínu degradace organické pracovní vrstvy. Dosud není možné spolehlivě potvrdit úroveň jeho účinnosti po několika letech provozu.

Výhody organických solárních panelů jsou:

  • možnost likvidace šetrné k životnímu prostředí;
  • nízké výrobní náklady;
  • flexibilní design.

Nevýhody takových fotovoltaických článků zahrnují relativně nízkou účinnost a nedostatek spolehlivých informací o dobách stabilního provozu panelů. Je možné, že za 5-10 let zmizí všechny nevýhody organických solárních článků a stanou se vážnými konkurenty pro křemíkové oplatky.

Jaký solární panel vybrat?

Volba solárních panelů pro venkovské domy v rozsahu 45-60 ° není obtížná. Zde stojí za zvážení pouze dvě možnosti: polykrystalické a monokrystalické křemíkové panely.

S nedostatkem prostoru je lepší dát přednost efektivnějším modelům s jednostrannou orientací krystalů, s neomezeným prostorem se doporučuje zakoupit polykrystalické baterie.

Zaměření na prognózy analytických společností vývoje trhu solárních panelů za to nestojí, protože jejich nejlepší vzorky ještě nebyly vynalezeny.

Je vhodnější zvolit konkrétního výrobce, požadované výkonové a doplňkové vybavení za účasti manažerů společností zabývajících se prodejem a instalací těchto zařízení. Měli byste vědět, že kvalita a cena fotovoltaických modulů od největších výrobců se liší jen málo.

Je třeba mít na paměti, že při objednání sady zařízení "na klíč" budou náklady na solární panely samotné pouze 30-40% celkové částky. Doba návratnosti těchto projektů je 5-10 let a závisí na úrovni spotřeby energie a možnosti prodeje přebytečné elektřiny do městské sítě.

Někteří mistři raději sbírají solární články vlastníma rukama. Na našich stránkách jsou výrobky s podrobným popisem technologie výroby těchto panelů, jejich připojením a uspořádáním topných solárních systémů.

Doporučujeme, abyste si přečetli:

  1. Jak to udělat solární baterii sami: pokyny pro vlastní montáž
  2. Solární systémy: analýza technologií pro uspořádání vytápění na základě solárních systémů
  3. Schéma zapojení solárních baterií: k regulátoru, k baterii a obsluhovaným systémům

Závěry a užitečné video na toto téma

Prezentovaná videa ukazují práci různých solárních panelů v reálných podmínkách. Pomohou také pochopit výběr souvisejících zařízení.

Pravidla pro výběr solárních panelů a souvisejících zařízení:

Typy solárních panelů:

Testování monokrystalických a polykrystalických panelů:

Pro obyvatelstvo a malá průmyslová zařízení neexistuje skutečná alternativa krystalických křemíkových panelů. Но темпы разработки новых типов солнечных батарей позволяют надеяться, что скоро энергия солнца станет главным источником электроэнергии во многих загородных домах.

Всем заинтересованным в вопросе выбора и использования солнечных батарей предлагаем оставлять комментарии, задавать вопросы и участвовать в обсуждениях. Kontaktní formulář je umístěn ve spodním bloku.

Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!

Kategorie:

Konstrukce