Виды солнечных элементов и их отличия
В зависимости от того, каким образом организованы атомы кремния в кристалле, солнечные элементы делятся на виды:
- Солнечные элементы из монокристаллического кремния
- Солнечные элементы из поликристаллического кремния
- Солнечные элементы из аморфного кремния
Солнечные модули из монокристаллического кремния
КПД солнечной батареи
на основе монокристаллического кремния составляет 15-20%.
Монокристаллические элементы имеют наивысшую эффективность преобразования энергии. Основной материал -крайне чистый кремний, из которого изготовлены монокристаллические солнечные панели, хорошо освоен в области производства полупроводников. Кремниевый монокристалл растет на семени, которое медленно вытягивается из кремниевого расплава. Стержни, полученные таким путем, режутся на части толщиной от 0,2 до 0,4 мм .
Затем эти диски подвергаются ряду производственных операций, таких как:
- обтачивание, шлифовка и очистка;
- наложение защитных покрытий;
- металлизация;
- антирефлексионное покрытие.
Солнечные модули из поликристаллического кремния
КПД солнечной батареи
на основе поликристаллического кремния составляет 10-14%.
Поликристаллический кремний развивается, когда кремниевый расплав охлаждается медленно и находится под контролем. При производстве поликристаллических панелей операция вытягивания опускается, оно менее энергоемкое и значительно дешевле. Однако внутри кристалла поликристаллического кремния имеются области, отделенные зернистыми границами, вызывающие меньшую эффективность элементов.
Солнечные модули из аморфного кремния
КПД солнечной батареи
на основе аморфного кремния составляет 5-6%.
Аморфный кремний получается при помощи «техники испарительной фазы», когда тонкая пленка кремния осаждается на несущий материал и защищается покрытием. Эта технология имеет ряд недостатков и преимуществ:
- процесс производства солнечных панелей на основе аморфного кремния относительно простой и недорогой;
- возможно производство элементов большой площади;
- низкое энергопотребление.
- эффективность преобразования значительно ниже, чем в кристаллических элементах;
- элементы подвержены процессу деградации.
Сравнение монокристаллических и поликристаллических солнечных батарей
Итак, какая солнечная батарея лучше — монокристаллическая или поликристаллическая? Чтобы ответить на этот вопрос, нужно сначала разобраться, а чем же они отличаются?
На фото ниже представлены два основных типа:
 Монокристаллический элемент |
 Поликристаллический элемент |
Первое, что бросается в глаза, это внешний вид. У монокристаллических элементов углы скругленные и поверхность однородная. Скругленные углы связаны с тем, что при производстве монокристаллического кремния получают цилиндрические заготовки. Однородность цвета и структуры монокристаллических элементов связана с тем, что это один выращенный кристалл кремния, а кристаллическая структура является однородной.
В свою очередь, поликристаллические элементы имеют квадратную форму из-за того, что при производстве получают прямоугольные заготовки. Неоднородность цвета и структуры поликристаллических элементов связана с тем, что они состоят из большого количества разнородных кристаллов кремния, а также включают в себя незначительное количество примесей.
Второе и наверное главное отличие — это эффективность преобразования солнечной энергии. Монокристаллические элементы и соответственно панели на их основе имеют на сегодняшний день наивысшую эффективность — до 22% среди серийно выпускаемых и до 38% у используемых в космической отрасли. Монокристаллический кремний производится из сырья высокой степени очистки (99,999%).
Серийно выпускаемые поликристаллические элементы имеют эффективность до 18%. Более низкая эффективность связана с тем, что при производстве поликристаллического кремния используют не только первичный кремний высокой степени очистки, но и вторичное сырье (например, переработанные солнечные панели или кремниевые отходы металлургической промышленности). Это приводит к появлению различных дефектов в поликристаллических элементах, таких как границы кристаллов, микродефекты, примеси углерода и кислорода.
Эффективность элементов в конечном счете отвечает за физический размер солнечных панелей. Чем выше эффективность, тем меньше будет площадь панели при одинаковой мощности.
Третье отличие — это цена солнечной батареи. Естественно, цена батареи из монокристаллических элементов немного выше в расчете на единицу мощности. Это связано с более дорогим процессом производства и применением кремния высокой степени очистки. Однако это различие незначительно и составляет в среднем около 10%.
Итак, перечислим основные отличия монокристаллических и поликристаллических солнечных батарей:
Как видно из этого перечня, для солнечной электростанции не имеет никакого значения, какая солнечная панель будет использоваться в ее составе. Главные параметры — напряжение и мощность солнечной панели не зависят от типа применяемых элементов и зачастую можно найти в продаже панели обоих типов одинаковой мощности. Так что окончательный выбор остается за покупателем. И если его не смущает неоднородный цвет элементов и немного большая площадь, то вероятно он выберет более дешевые поликристаллические солнечные панели. Если же эти параметры имеют для него значение, то очевидным выбором будет немного более дорогая монокристаллическая солнечная панель.
В заключении хочется отметить, что по данным Европейской ассоциации EPIA в 2010 году производство солнечных батарей по типу применяемого в них кремния распределилось следующим образом:
- поликристаллические — 52,9%
- монокристаллические — 33,2%
- аморфные и пр. — 13,9%
Т.е. поликристаллические солнечные батареи по объему производства занимают лидирующие позиции в мире.
Надеемся, приведенные выше советы помогут Вам сделать выбор!
Представление солнечной панели из монокристаллического кремния
Монокристаллический кремний относится к общей кристаллизации кремниевых материалов в виде монокристаллов. Это фотоэлектрический материал для производства энергии, обычно используемый в настоящее время. Солнечные элементы на основе монокристаллического кремния являются наиболее зрелой технологией среди солнечных элементов на основе кремния. По сравнению с солнечными элементами из поликристаллического кремния и аморфного кремния их фотоэлектрическая эффективность преобразования является самой высокой. Производство высокоэффективных элементов из монокристаллического кремния основано на использовании высококачественных материалов из монокристаллического кремния и отработанных технологий обработки.
В солнечных элементах из монокристаллического кремния в качестве сырья используются стержни из монокристаллического кремния с чистотой до 99,999%, что также увеличивает стоимость и затрудняет использование в больших масштабах. В целях экономии затрат требования к материалам используемых в настоящее время солнечных элементов из монокристаллического кремния были смягчены, и некоторые из них используют материалы головки и хвоста, обработанные полупроводниковыми устройствами, и отходы материалов из монокристаллического кремния, или производят монокристаллический кремний для солнечных элементов после сложный рисунок. Большой. Технология текстурирования монокристаллических кремниевых пластин является эффективным средством снижения потерь света и повышения эффективности ячеек.
Чтобы снизить производственные затраты, в солнечных элементах для наземного применения используются стержни из монокристаллического кремния солнечного качества, а показатели эффективности материала были смягчены. Некоторые также могут использовать материалы головки и хвоста и отходы материалов монокристаллического кремния, обработанных полупроводниковыми устройствами, и изготавливать стержни монокристаллического кремния, предназначенные для солнечных элементов, после перерисовки. Нарежьте монокристаллические кремниевые стержни на ломтики, как правило, толщиной около 0,3 мм. Кремниевые пластины перерабатываются в необработанные кремниевые пластины для обработки с помощью таких процессов, как полировка и очистка.
You May Also Like
Ламинатор для производства солнечных панелей
Автоматическая машина для укладки струн
Автоматический тестер IV
Автоматическая сортировочная машина
Укладка рабочей линии по производству солнечных панелей
Лист силиконовой резины для ламинатора панели солнеч.
Поликристаллические или монокристаллические солнечные батареи, что выбрать?
С появлением новейших разработок в области науки и техники, ассортимент солнечных модулей постепенно расширяется. Но неизменную популярность среди пользователей, как и прежде, занимают солнечные батареи из монокристаллического и поликристаллического кремния.
Монокристаллические солнечные батареи
Изготовление солнечных батарей на базе монокристаллического кремния позволяет получать наиболее высокие показатели эффективности фотоэлектрического преобразования среди модулей коммерческого применения за счёт максимально возможной чистоты исходного материала (монокристаллического кремния). КПД монокристаллических солнечных элементов (из которых производятся такие модули) достигает показателей до 19-22%; КПД монокристаллических солнечных батарей, соответственно, – 16-18%.
За счёт более качественного исходного материала, монокристаллические солнечные батареи имеют лучшие показатели по работе при низких уровнях освещённости (в условиях облачности). Что очень важно для электрогенерации в осенне-зимний период, особенно при применении солнечных батарей в Украине. Помимо этого, монокристаллические элементы более эффективно работают в морозную погоду, поэтому использовать монокристаллические солнечные батареи в зимний период более практично.
В случае, если целью является получение максимальной генерации с единицы площади, следует использовать только монокристаллические модули.
Поликристаллические солнечные батареи
Основное преимущество поликристаллических солнечных батарей – они дешевле, так как себестоимость исходного материала (мультикристаллических пластин) ниже, но и эффективность работы таких модулей ниже. Их использование целесообразно если нет задачи получения максимальной выработки электроэнергии с единицы установленной мощности. Если в вашей местности нету значительных перепадов уровней освещенности в течении длительного периода.
Внешний вид
Сырьем для производства монокристаллических элементов солнечных батарей является монокристалл кремния, полученный путем выращивания в специальных ростовых вакуумных печах. Чистота такого изделия равна 99,999%, от сюда и значительно высший КПД по сравнению с поликристаллическими элементами. Кристалл кремния в печи растет в форме цилиндра, если его порезать на пластины – мы получим круги).
Если далее из таких круглых пластин сделать солнечные элементы и собрав их в готовую солнечную панель, у нас будет очень много неэффективной площади панели. Но если же из круглой пластины вырезать квадрат, получится много отходов производства. Поэтому принята стандартная форма монокристаллических солнечных элементов, так называемый псевдоквадрат. Это лучшее решение по оптимизации полезной площади монокристаллической солнечной панели и уменьшении производственных отходов.
Производство элементов (ячеек) для поликристаллических солнечных батарей технологически на много проще, в следствии сами элементы значительно дешевле. Чаще всего, емкость – тигель с расплавленным кремнием, чистота которого намного ниже чем при производстве монокристаллических элементов, плавно охлаждают до полного остывания. Полученный слиток кроят на пластины нужной формы. Внешне элемент для поликристаллической солнечной панели легко отличить от монокристаллического благодаря визуально неоднородной структуре.
Эффект старения
С каждым годом эксплуатации любых солнечных батарей их производительность немного уменьшается, можно сказать что происходит “старение”. И для монокристаллических солнечных батарей этот эффект значительно ниже, это связано с их равномерной структурой. К примеру, если монокристаллические элементы стареют за 25 лет на 17 – 20%, то для монокристаллических элементов этот показатель может превысить все 30%.
Сравнение по эффективности работы
Начиная с «бума» массового производства солнечных панелей в начале 2000-х годов, ведутся споры, какой из вариантов, моно- или мультикремний является более предпочтительным, с точки зрения эффективности использования.
В данной статье мы не будем проводить глубокий теоретический анализ физических процессов, а обратим внимание только на имеющиеся статистические данные.
Наиболее объективной информацией о эффективности работы фотоэлектрических модулей, являются данные об натурных испытаниях, проводимых под эгидой журнала Photon International (модули различных производителей устанавливаются в одинаковых условиях, на каждую группу устанавливается отдельный счётчик вырабатываемой энергии). Место проведения испытаний – Аахен, Германия.
В качестве результирующего параметра для сравнения взят параметр «коэффициент выработки», определяемый как соотношение выработанной энергии к расчётной, которая должна быть полученной исходя из номинальной мощности модуля, реальных условий окружающей среды (освещённость, температура и т.д.). По результатам 2013 и 2014 года, были получены следующие значения по лидерам: