Монокристаллические панели
Ячейки из силикона, которые объединены одна с другой — это монокристаллические солнечные панели. Существует специальный метод Чохральского, который позволяет добыть как можно более чистый без примесей кремний для их производства.
Уже приготовленный монокристалл должен затвердеть, прежде чем его разделят на плоские части толщиной всего лишь 250 мкм. На эти пластины накладывается сетка, состоящая из металлических электродов. Такой метод требует больших затрат, чем производство аморфных или поликристаллических. Зато коэффициент продуктивности подобной разновидности батарей превышает двадцать процентов.
Какие лучше монокристаллические или поликристаллические?
Фотоэлектрические панели, предназначенные для строительства жилых домов, чаще всего изготавливаются из кремниевых элементов. Они могут иметь монокристаллическую или поликристаллическую структуру, и их отличает эффективность. Многие люди не знают, какую фотоэлектрическую панель выбрать, чтобы она была достаточно энергоэффективной.
- Монокристаллические модели имеют темный цвет и состоят из монолитного кристалла кремния цилиндрической формы. Его диаметр составляет около 30 см. КПД таких панелей составляет от 18% до 22%. По словам специалистов, они долговечнее поликристаллических, но и дороже.
- Поликристаллические модели изготавливаются из прессованного блока кристаллизованного кремния и обычно имеют светло-голубой цвет (на них видны края кристаллов). Ячейки в поликристаллических панелях квадратные, их КПД не более 16%. Они менее долговечны, но долговечность установки из поликристаллических панелей определяется даже на несколько десятков лет. Это более дешевая альтернатива монокристаллическим элементам.
Если не хотите слишком много тратить на покупку панелей, можно выбрать модель из аморфных кремниевых элементов. Она имеет высокий начальный КПД, который, однако, относительно быстро падает во время работы. Для достижения указанной мощности всей фотоэлектрической установки панели из аморфного кремния должны иметь большую площадь поверхности, чем моно- или поликристаллические.
Как работают солнечные батареи для частного дома?
Принцип работы солнечных батарей довольно прост. Солнце нагревается поглотителем в коллекторе, который поглощает солнечное излучение и преобразует его в тепло. В дальнейшем теплоноситель, нагретый в абсорбере (чаще всего вода или антифриз), попадает в бак технической воды и отдает тепло воде.
На рынке представлены коллекторы двух типов: плоские и вакуумные. Первые выглядят как темная простыня. Сверху у них высокопрочное стекло, а с других сторон — изоляционная минеральная вата. Вакуумный коллектор, в свою очередь, состоит из вакуумных трубок, расположенных параллельно друг другу. Здесь поглотитель разделен на полосы, помещенные в трубы.
Плоские модели стоят дешевле, но в холодные месяцы теряют много тепла. Вакуумные насосы лучше изолируют тепло, когда на улице холодно. Однако они более дорогие и более сложные. Тем не менее, именно они более популярны в России, поскольку за более высокую стоимость можно ожидать, что в неблагоприятных погодных условиях они будут давать больше тепла, чем плоские коллекторы.
Кроме того, производители вакуумных коллекторов различают напорные и безнапорные модели. В первом случае вода в резервуаре находится под постоянным давлением. Благодаря этому давление горячей воды, подаваемой в краны, такое же, как и в системе водоснабжения, а коллектор может располагаться в любом солнечном месте. Напротив, в безнапорных коллекторах давление в баке отсутствует. Вода стекает из резервуара под действием силы тяжести. Такие коллекторы стоит размещать на крыше.
Корпус
Важным элементом любой солнечной панели является ее каркас. Он должен обладать несколькими качествами:
- долговечность;
- легкость;
- стойкость к температурным воздействиям;
- стойкость к метеоусловиям;
- прочность;
- невысокая цена.
По сочетанию всех указанных качеств пока нет конкуренции алюминию, поэтому именно из него делают каркасы 90% панелей как фабричного, так и кустарного производства.
Фотоэлементы в панели защищаются прозрачным материалом и выбор его не всегда очевиден. Важными факторами являются цена, % светопропускания и масса.
- Оргстекло. 92% пропускания света, низкая масса и сравнительно невысокая стоимость. Солнечные панели с оргстеклом получаются легкие и прочные, однако в летнее время оргстекло практически не отводит тепло и деформируется от температуры. В итоге батарея с оргстеклом выходит из строя за один летний сезон. Стоимость 36$ м.кв. за 6 мм стекло.
- Поликарбонат. Дешевле оргстекла, не деформируется, 90% пропускания цвета, очень легкий. Несмотря на свои достоинства, применение его в солнечных панелях нецелесообразно, т.к. он мутнеет от температурных перепадов и перестает пропускать свет в необходимом количестве. Стоимость 4,26$ м.кв. 8 мм поликарбонат.
- Стекло. Тяжелое, хрупкое, о обладает высокой светопропускной способностью (до 98%), которая обратно зависит от толщины. Стекло является самым популярным материалом защиты фотоэлементов в солнечных панелях только из-за его дешевизны и высокой светопропускной способности. Стоимость 3$ м.кв за 6 мм стекло.
Важным элементом также является клей, с помощью которого фотоэлементы крепятся к стеклу. Фотоэлементы должны быть приклеены только специальным составом. Нарушение этого правила приводит к тому, что через несколько месяцев эксплуатации герметичность нарушается, солнечные батареи деформируются или клей мутнеет, не пропуская света.
Важно. Нельзя использовать эпоксидный клей
Через 2 месяца на солнце он пожелтеет и перестанет пропускать свет к фотоэлементам. На морозе эпоксидный клей потрескается и может привести в негодность всю панель
Гетероструктурные HJT солнечные элементы
Гетероструктурные HJT солнечные элементы в основе имеют обычные кристаллические элементы, покрытые дополнительными тонкопленочными слоями аморфного кремния на каждой стороне. Эти пленки формируют так называемые гетеропереходы, в дополнение к основному переходу в кристаллическом элементе. Известно, что разные типы переходов преобразуют разные участки спектра солнечного света в электричество. За счет этого эффекта достигается повышение общего КПД преобразования солнечной энергии в гетероструктурном солнечном элементе.
Сейчас HJT элементы на основе обычных солнечных элементов с токосъемными шинами имеют КПД 22-23%. Ожидается, что максимальный КПД может быть повышен до 26,5% за счет комбинации гетероструктуры с IBC технологией формирования токосъемных контактов (см. ниже). Конечно же, перечисленные выше технологии улучшения токосъема (half-cut, multibusbar, shingled) также позволяют повысить КПД гетероструктурных элементов.
К преимуществам HJT технологии также относится малый температурный коэффициент. Они меньше нагреваются при работе и меньше теряют мощность при нагреве. Температурный коэффициент в лучших HJT элементах улучшен на 40% по сравнению с обычными поликристаллическими и монокристаллическими модулями. Для лучших HJT модулей температурный коэффициент мощности составляет 0.26%/°C (против 0.38% … 0.42% /°C для обычных модулей). Это приводит к тому, что в жаркий безветренный солнечный день HJT солнечные батареи могут вырабатывать дополнительно до 20% электроэнергии.
Улучшенный температурный коэффициент позволяет получать больше энергии от HJT солнечной батареи
Примечание: температура солнечной панели и солнечных элементов также зависит от цвета крыши под ними, угла наклона и скорости ветра. Поэтому при монтаже модулей на темной крыше вплотную к поверхности без вентиляционного зазора для обдува ветром температура модулей может быть существенно выше, а общая выработка в жаркую погоду сильно снизиться.
В России гетероструктурные элементы производит завод Хевел, они есть в нашем ассортименте.
Стоимость солнечных батарей
Стоимость основного элемента системы солнечных батарей варьируется от 50 до 60 рублей за 1Вт мощности. То есть стоимость солнечных батарей для дома, мощность которого 200-300 Вт, составит 12.000 и 18.000 рублей. Отвечая на вопрос: сколько солнечных панелей нужно для дома? – все зависит от количества потребляемой вами энергии.
Стоимость элемента системы зависит от показателей мощности и комплектующих составляющих. Статистика показывает, что соотношение цены и электроэнергии демонстрирует показатель 8,8. Что подчеркивает преимущество солнечной электроэнергии перед главной сетью.
При расчете мощности солнечных батарей важно учитывать количество потребляемой вами энергии. Например, если на это число ежемесячно приходится 300кВт*ч, то потребуется ровно такое количество вырабатываемой солнечными панелями энергии.
Крайне важно обратить внимание на пожарную безопасность при выборе системы электроснабжения, поскольку от этого может зависеть не только здоровье, но и жизнь как вас самих, так и ваших близких
Сравнение технических характеристик рассмотренных моделей
| Производитель | Мощность, Вт | Вес, кг | Тип | Цена, руб. |
| Delta SM 150-12 P | 50 | 4,2 | поликристалл | 5750 |
| Восток Pro ФСМ 100П | 100 | 8 | поликристалл | 5100 |
| TOPRAY Solar TPS-102-15 | 15 | 5,5 | поликристалл | 3680 |
| Exmork ФСМ-100П | 100 | 8,8 | поликристалл | 14900 |
| Feron PS0301 | 60 | 8 | поликристалл | 15217 |
| Goal Zero Nomad 7 plus | 29 | 0,36 | монокристалл | 17800 |
| 31 Век AM- SM15 | 15 | 1,578 | монокристалл | 1900 |
| Woodland Sun House 120W | 120 | 15 | монокристалл | 15252 |
| Yingli Solar Panda YL275C-30b | 275 | 18,5 | монокристалл | 8500 |
| Reolink 90703 | 100 | 8 | монокристалл | 3137 |
Прежде чем купить солнечные панели, стоит прислушаться к рекомендациям специалистов или знакомых, которые уже приобрели устройство. Необходимо изучить технические характеристики, ознакомиться с производителями, определить цели, для которых покупается устройство. И только тогда останавливать свой выбор на определенной модели из нашего рейтинга.
Виды солнечных панелей
Солнечные батареи функционируют долго, могут вырабатывать постоянный ток, даже если погода пасмурная. Вместе с тем появляется возможность предупредить возникновение скачков напряжения. Как результат, техника на объекте, подключенная к такому источнику электроэнергии, служит дольше, т. к. созданы более щадящие условия эксплуатации (исключается риск повышения, падения напряжения, отключение питания).
Модуль представляет собой панель, состоящую из нескольких преобразователей, объединенных между собой. Чтобы изменить характеристики солнечной батареи, добавляют такие конструкции. Но эффективность работы подобных устройств зависит не только от количества модулей, а еще и от того, насколько правильно была выполнена установка (учитывают углы наклона панелей, интенсивность солнечного освещения на участке). Модули представлены видами:
Монокристаллические. Производятся из чистого материала – монокристаллического кремния. Его отличает высокие показатели эффективности. Причем КПД солнечных элементов – около 22%, а панелей на их основе – не более 18%. Такие модули рекомендуется применять в местности, где уровень освещенности часто низкий.
Монокристаллическая солнечная панель
Поликристаллические. По стоимости они предпочтительнее, т. к. производятся из мультикристаллических пластин. Еще одна причина низкой цены – недостаточно высокая производительность. Рекомендуется применять такие модули, если в местности сравнительно одинаковый уровень освещенности в разное время, отсутствуют резкие перепады.
Поликристаллические солнечные панели
Аморфные. Другое название – тонкопленочные солнечные батареи. Они отличаются универсальным действием (применяются на разных объектах, в различных целях). Могут устанавливаться там, где жаркое солнце внезапно сменяется облачной погодой. Теоретически аморфные панели в будущем будут использоваться не только на крышах, но и на сумках, других бытовых изделиях. Минусом таких панелей является более низкая производительность, если сравнивать с поли-, монокристаллическими.
Тонкопленочные (аморфные) солнечные панели
Гетероструктурные. Считаются наиболее эффективными, их КПД достигает 25%. Панели вырабатывают электроэнергию при солнечной и пасмурной погоде. В России такую продукцию представляет марка «Хевел». Компания-производитель разрабатывает и внедряет собственную технологию производства гетероструктурных панелей.
Гетероструктурные солнечные панели
Основные элементы конструкции:
- аккумулятор, позволяющая устранить перепады напряжения, вызванные изменением освещенности панели, а еще одна накапливает энергию;
- инвертор – преобразователь тока (из постоянного в переменный);
- контроллер: обеспечивает стабильную работу модуля, т. к. контролирует все параметры (температуру, зарядное напряжение аккумулятора и др.).
В продаже встречаются готовые системы, а также отдельные элементы для сбора с учетом собственных потребностей.
Из чего состоит бытовая солнечная станция
Теперь немного познакомимся с тем, без чего получить электроэнергию для дома из гелиопанелей не получится.
- Солнечная панель — выдает электричество под влиянием солнечного света. Тут надо понимать, что размеры панели могут быть разные. Но солнечная батарея на балконе категорически обязана вписываться в габариты лоджии:И иметь размеры 540×620×30 мм. Вес одной панели порядка четырех килограмм. Ценник для гелиопанели в 50 Вт начинается от 5000 рублей.Понятно, что балконы по размеру разные. Если принять в расчет указанные габариты, таких панелей можно разместить от 2 до 4-х штук.
- Аккумулятор накапливает преобразованную солнечную энергию.
- Контроллер — с его помощью постоянный ток от аккумулятора перестраивается в ток, который пойдет по цепи дальше.
- Инвертор — нужен для преображения постоянного тока, поступающего с клемм аккумулятора, в переменный, иногда комбинируется с контроллером.
Солнечные панели
- долговечны (срок службы составляет 25-30 лет)
- просты в монтаже
- просты в обслуживании
- надежны и эффективны
Производство модулей основано на применении кремния. Кремний — второй элемент после кислорода по распространенности в земной коре. В природе в чистом виде кремний найти трудно, чаще всего он встречается в соединении с кислородом – кремнезем (Si02). Этот химический элемент обладает высокой реактивностью, и является в чистом виде важнейшим полупроводником в современной радиоэлектроники, вычислительной технике, альтернативной энергетике. В зависимости от технологий изготовления существуют несколько видов панелей, которые постоянно совершенствуются. Наиболее распространенными видами модулей являются кристаллические и тонкопленочные или аморфные панели. Кристаллические фотоэлектрические элементы бывают монокристаллические или поликристаллические
Монокристаллические панели
Монокремниевая пластина представляет собой один кристалл в виде цилиндрических максимально чистых кремниевых слитков, из которых путем резки получают прямоугольные кремневые диски по методу Чохральского. Монокристаллические элементы ― это квадраты с закругленными или срезанными углами,однородные по структуре, толщиной 0,2 — 0,3 мм, темно-синего или черного цвета с антиотражающим покрытием. Монокристаллические солнечные модули отличаются высокой эффективностью, компактностью, обладают наибольшим сроком службы.
Технология изготовления солнечных батарей из монокристаллических элементов достаточно дорогая. Это связано с использованием кремния высокой степени очистки.
Поликристаллические панели
Солнечные пластины из поликремния производятся путем постепенного охлаждения кремневой субстанции. Такая технология производства требует меньше энергозатрат и кремния не самой высокой степени очистки. Обрабатываются блоки поликристаллов так же, как и монокристаллическая заготовка. Поликристаллические панели представляют собой блок кристаллов разного направления, на срезе некоторые кристаллы четко видны, это правильные квадраты синего цвета с антиотражающим покрытием или серебристо-серые без покрытия, толщиной 0,2 – 0,3мм. КПД таких батарей более низкий (от 13% до 18%).
Тонкопленочные (аморфные) солнечных панелей
Основное отличие тонкопленочных или аморфных панелей состоит в напылении тонкого слоя аморфного кремния на подложку. Подкладочным материалом может служить либо гибкая (пластик) либо жесткая (стекло или металл) основа. Аморфные панели от других видов можно отличить по их темно-серому цвету, они гибкие, компактные и легкие. Стоимость ниже традиционных кремниевых. Такие батареи прекрасно работают при большой запыленности воздуха, им достаточно рассеянного света. Последние инновации в разработке кремниевой пленки привели к производству эффективных многопереходных солнечных батарей, которые содержат несколько слоев кремния. Разные полупроводниковые материалы поглощают солнечный свет по-разному, таким образом, захватив весь спектр излучений.
Лучшие солнечные батареи для туристов
SW-H05
Это самая бюджетная из нашей подборки солнечная батарея, позволяющая заряжать телефоны, планшеты, электронные книги и другую технику. Однако стоит учесть, что ток заряда здесь всего 1 А, поэтому заряжаться будет устройство долго.
Эта солнечная панель представляет собой пластину с четырьмя кольцами на углах, с помощью которых можно закрепить ее на дереве или рюкзаке. Подходит для зарядки мобильных устройств на рыбалке, охоте или в автомобиле.
Goal Zero Nomad 7 Plus
Компактная туристическая панель оснащена монокристаллическим модулем мощностью 7 Вт. Она «одета» в герметичный корпус, который не боится дождя, снега и даже падения в реку. Устройство оснащено двумя USB разъемами: стандартным и для фирменного зарядного устройства Guide 10 Plus.
У солнечной батареи есть сетчатый карман, в который можно складывать заряжаемые устройства. Также конструкция оснащена петлями, которые крепятся на рюкзак, батарея может заряжаться прямо на рюкзаке. Здесь есть индикатор интенсивности заряда. Она показывает, насколько хорошо солнечные лучи попадают на панель.
ФСМ 14-МТ
Солнечная батарея состоит из 4 монокристаллических модулей общей мощностью 14 Вт. Максимальный ток заряда составляет 2,5 А. Она складывается в обычную сумку, которую можно положить в багажник автомобиля, велосипеда или положить в рюкзак.
КПД данного устройства составляет 18 % при условии попадания прямых солнечных лучей. Весит прибор всего 850 гр.
Topray Solar TPS-102-15
Это недорогая автомобильная солнечная батарея для зарядки аккумулятора. Если в дороге аккумулятор внезапно разрядился (хотя такого лучше не допускать), данная солнечная панель позволит его зарядить. Общая мощность батареи составляет 15 Вт.
В комплекте с устройством сразу идут зажимы-крокодилы для аккумулятора и переходник под прикуриватель. Помимо автомобильного аккумулятора также можно заряжать электронные устройства.
Bio Lite Solar Panel 10+
Эта солнечная батарея представляет собой совокупность солнечного модуля и Power Bank емкостью 3000 мА*ч. С помощью нее можно зарядить различные гаджеты, причем заряжает она довольно быстро. Здесь два разъема: USB и microUSB.
Металлическая скоба, которой оборудована конструкция панели, позволяет выставить батарею на подставку. Правда стоит учесть, что панель монокристаллическая, а не аморфная, поэтому в пасмурную погоду она заряжаться не будет.
Советы электрика:
- Как найти фазу и ноль: простые и действенные способы
- Удлинители и тройники: как найти и починить неисправность?
Стоимость комплекта и срок окупаемости
Нельзя назвать точные сроки, за которые расходы на систему обеспечения электричеством окупятся. Есть много факторов, которые влияют на это. Но можно выделить несколько важных моментов и рассчитать ориентировочные показатели, которые подойдут в большинстве случаев и помогут оценить выгоду и решить, стоит делать подобную систему или нет:
Если дом не присоединен к централизованным коммуникациям, следует уточнить, в какую сумму обойдется подключение и оформление всей нужной документации. Расходы различаются по регионам и работам, которые надо провести энергоснабжающей организации, они могут составить от 50 до 500 тысяч рублей. По сути, система может окупить себя с первого дня или же на это потребуется пара лет.
Для бесперебойного обеспечения энергией, если подключения к сети нет, проще всего использовать генератор. С ним дом всегда будет с электричеством, даже если неделями стоит пасмурная погода
Он включается только при необходимости, что тоже важно. В таких случаях затраты окупаются в среднем за 5 лет.
Если есть центральная сеть, можно не ставить генератор и питаться от нее, когда вырабатываемой солнечными батареями энергии не хватает
Простое решение, которое позволяет уменьшить расходы на электричество, особенно летом, когда система может обеспечить полную автономность. В таких случаях средний срок окупаемости – 15 лет.
Включение в систему генератора делает ее сложнее, но предотвращает любые проблемы.
Что касается цены комплекта, средний набор из 4 модулей на 300 Вт и всего необходимого к ним стоит от 120 до 200 тысяч или больше, все зависит от производителя комплектующих. Этого достаточно для обеспечения электричеством дома площадью примерно 100 кв.м. Если строение больше или меньше, стоимость меняется, но сроки окупаемости обычно остаются примерно теми же.
