Солнечная энергетика – одно из ведущих направлений альтернативной энергетики, позволяющая конвертировать солнечное излучение в экологически чистую электроэнергию без производства парниковых газов. Популярность солнечного света как альтернативного источника энергии стимулирует активное развитие фотоэлектрических технологий. Современные солнечные панели представлены в 4 основных категориях, и в нашей статье мы расскажем вам о ключевых различиях между ними.
Как работает солнечная энергия?
Прежде чем углубляться в детали различных типов солнечных панелей, сперва следует определиться с тем, что именно собой представляет солнечная энергия. Преобразование солнечного света в электричество происходит за счёт передачи энергии фотонов электронам вещества в составе фотоэлементов при облучении солнечным светом неоднородной структуры кремниевых полупроводниковых пластин, легированных различными примесями (бор, фосфор и пр.). В итоге электроны высвобождаются, образуя так называемый фототок, который возможно собрать и использовать для зарядки батарей для последующего накопления энергии и питания различных приборов.
Типы солнечных панелей
Сегодня солнечные панели по структуре разделяют на 4 основные категории, которые немного отличаются по структуре и принципу работы. У каждого типа панелей существуют свои достоинства и недостатки, которые определяют наиболее эффективные способы их применения.
Монокристаллические солнечные панели
Панели данного типа состоят из восьмигранных фотоэлементов, напоминающих крошечные пирамидки, покрытых защитным слоем закалённого оргстекла с антибликовым покрытием. Как правило, они имеют однородный тёмно-синий или чёрный цвет. Название монокристаллических солнечных панелей подчёркивает их главную отличительную черту. В основе каждого фотоэлемента такой батареи лежит один однородный по структуре кристалл кремния, выращенный в специальной печи из затравочного «зерна» высокой степени очистки. Это достаточно дорогая и сложная технология, потому монокристаллические модули в среднем стоят дороже других типов солнечных батарей.
Однако их дороговизна с лихвой компенсируется наибольшей эффективностью и долговечностью на рынке. Они имеют высокий КПД (17-23%) и благодаря однородной структуре отличаются наименьшими темпами деградации элементов. По словам экспертов, для панелей данного типа характерна минимальная по рынку ежегодная потеря мощности (~0,36% против ~2% и более у других типов). В зависимости от производителя, срок службы монокристаллических панелей составляет от 30 до 50 лет. Подавляющее большинство домашних солнечных электростанций в мире основываются именно на панелях данного типа. Рассмотреть монокристаллические батареи от разных производителей вы можете в магазине «Правильное Электропитание» по ссылке солнечные панели Elektro: его сотрудники помогут вам подобрать лучшую модель, а также предоставят услуги по монтажу и обслуживанию модулей.
Поликристаллические солнечные панели
В основе поликристаллических солнечных панелей лежит кремний меньшей степени очистки, несколько кристаллов которого входят в состав фотоэлементов. Кристаллы в панелях данного типа не выращивают: их получают путём заливки расплавленного кремния в специальные формы. Зачастую в производстве кристаллов используют вторичное сырьё, в составе которого могут присутствовать примеси. Таким образом, для построения поликристаллических панелей используют неоднородные кристаллы с ненаправленной структурой, вследствие чего такие солнечные панели получаются гораздо более доступными, но менее эффективными и долговечными, чем монокристаллические. Их КПД оценивают в 12-18%, а срок эксплуатации ограничен из-за повышенной хрупкости и вероятности образования микротрещин, что также сказывается на производительности фотоэлементов. Поликристаллические панели отличаются от монопанелей и визуально: как правило, они имеют неоднородный светло- или тёмного синий цвет.
Тонкоплёночные / аморфные солнечные панели
Солнечные панели из аморфного кремния производят путём нанесения тонкого слоя фотоэлектрических элементов на твёрдое гибкое основание. Аморфный кремний представляет собой некристаллическую форму кремния. В панелях он, как правило, представлен с примесями. За счёт простоты производственного процесса в тонкоплёночных панелях содержится меньше дефектов, а себестоимость модулей получается более низкой. От кристаллических панелей аморфные также отличаются стойкостью к повышению температуры и большей производительностью при низкой освещённости – в пасмурную и дождливую погоду, при слабом и рассеянном солнечном свете, а также при незначительном затенении и загрязнении. Небольшая толщина и гибкость значительно упрощает интеграцию тонкоплёночных панелей в элементы зданий – крышу, окна, фасад и т. п. Аморфные солнечные панели пока не слишком радуют общей производительностью: КПД серийных моделей ограничен 10-13%. Однако учёные активно работают над совершенствованием данной технологии, и некоторые экспериментальные аморфные фотоячейки демонстрируют КПД до 23,4%.
По мнению экспертов, за тонкоплёночными солнечными панелями стоит будущее солнечной энергетики, но пока из-за низкой эффективности и ограниченной долговечности их не всегда целесообразно использовать даже для бытовых солнечных электростанций, не говоря уже о промышленных.
PERC (Passivated Emitter and Rear Cell)
PERC-панели – это относительно молодая, но перспективная технология. Их особенность заключается в том, что для более эффективного преобразования энергии фотонов в электроэнергию под основным слоем фотоэлементов содержится дополнительный слой диэлектрика, который отражает «промазавшие» фотоны, направляя их обратно к слою кремния. Солнечные панели данного типа базируются на кристаллическом кремнии и могут быть как моно, так и поликристаллическими. Они отличаются повышенной производительностью (около ~21,5%) и неплохой долговечностью, однако пока что из-за сложности технологии сохраняется высокий риск производственных дефектов и высокая себестоимость.
Как выбрать нужный тип солнечных панелей
Выбор солнечных панелей всецело зависит от требований и бюджета потребителя, а также от условий эксплуатации. К примеру, для небольшой домашней станции неплохим вариантом станут тонкоплёночные панели – относительно доступные по цене и гибкие в установке. Однако для более масштабной солнечной фермы их КПД будет недостаточным, потому выбирать придётся между кристаллическими моделями. Поскольку PERC-панели пока слабо представлены на рынке, зачастую выбор остаётся между моно и поликристаллическими моделями. В таком случае следует ориентироваться на ваш бюджет и доступную площадь пространства для установки панелей: монокристаллические солнечные панели требуют меньше площади на единицу мощности, чем поликристаллические, однако последние обойдутся вам вдвое-втрое дешевле.