От чего зависит КПД солнечных батарей? Какие солнечные батареи лучше? Монокристалл или поликристалл

КПД современных солнечных батарей

Текущий уровень эффективности в 15-30% для панелей массового производства все еще далек от теоретических 85-88%. Проблема достижения этого уровня связана с высокой долей наведенных потерь на различных этапах преобразования потока фотонов в электрический ток.

На потери существенно влияют:

Физические характеристики p/n-перехода для различных типов полупроводников;
Оптические законы преломления и поглощения;
Внешние условия температуры и влажности;
Положение рабочих поверхностей по отношению к солнцу и т.д.

Как устроена солнечная батарея

Все современные солнечные батареи основаны на открытии, сделанном физиком Александром Беккерелем в 1839 году, — самом принципе работы полупроводников.

Если кремниевые ячейки на верхней пластине нагреваются, атомы в полупроводнике кремния высвобождаются. Они, как правило, задерживаются атомами на нижней пластине. В полном соответствии с законами физики электроны на нижней пластине должны вернуться в исходное состояние. У этих электронов один путь — по проводам. Накопленная энергия передается в аккумулятор и возвращается обратно на верхнюю кремниевую пластину.

Тип панели

В настоящее время солнечные панели делятся на две группы:

Кремниевые панели являются одними из самых популярных в мире. Доля их использования достигает 90%. Они имеют три поджанра, которые различаются по эффективности и цене. С точки зрения ценовой доступности поликристаллические панели считаются самыми доступными. Их основным элементом является кристалл, полученный путем охлаждения расплавленного кремния. Этот материал не относится к числу самых чистых и имеет эффективность до 15%. Монокристаллы представляют собой чрезвычайно чистый кремниевый материал с высоким КПД (около 20%). Эти панели стоят недешево. Аморфные модули изготавливаются из гидрида кремния (SiH4), и их главным преимуществом является высокая эффективность в условиях низкой освещенности (дождь, пыльный воздух, сумерки, туман).
Пленочные модули постепенно входят в обиход. Они становятся все более популярными благодаря своей гибкости и простоте использования. Эти модули можно резать даже ножом, они имеют круглые неровные основания, тоньше и меньше весят. Единственными недостатками являются: меньшая мощность, высокая цена продукта, подверженность воздействию элементов.

Назначение

При выборе лучших солнечных панелей из широкого ассортимента моделей следует руководствоваться назначением панелей.

Для создания мини-электростанции предпочтительны прочные стационарные модули с хорошей защитой от снега, дождя, мороза.
Чтобы организовать освещение в походе или зарядить аккумуляторы гаджетов (смартфонов и планшетов), нужны мобильные панели, которые легко транспортировать. Их мощность невелика, но они доступны по цене.

Качество изготовления

Чтобы понять, какие солнечные панели лучше, важно отметить, что каждой панели присваивается оценка, которая указывает на качество установки.

Если модули маркированы как Grade A, они не должны иметь ни одного дефекта, поэтому если вы покупаете дистанционно, не видя сначала товар, и получаете его с любым незначительным дефектом, вы можете поставить под сомнение свою покупку.
Наиболее распространенные солнечные панели, продаваемые в интернет-магазине Aliexpress, имеют маркировку класса B. Это обозначение класса допускает незначительные неисправности, которые не влияют на работоспособность модулей.
Если изделие относится к классу С, оно может иметь сколы, неровные края или трещины. Это допустимо в рамках данного класса.

Солнечная батарея в походе необходима тем, кто привык пользоваться гаджетами

Таким образом, мобильные устройства для преобразования солнечной энергии в электрическую могут быть использованы для:

зарядка мобильных телефонов и других устройств;
питание радиостанций в походе, на рыбалке;
питание навигационных систем во время экспедиций;
освещение в темное время суток в походе.

Виды солнечных фотоэлементов и их КПД

Функционирование солнечных батарей основано на свойствах полупроводниковых элементов. Когда солнечный свет попадает на фотоэлектрические панели, он выбивает электроны с внешних орбит атомов. Большое количество генерируемых электронов обеспечивает электрический ток в замкнутой цепи. Одной или двух панелей недостаточно для нормальной производительности. Поэтому несколько частей объединяются в солнечные панели. Они соединяются параллельно и последовательно для получения необходимого напряжения и мощности. Большее количество фотоэлементов обеспечивает большую площадь поверхности для поглощения солнечной энергии и производства большего тока.

Теперь непосредственно о самой эффективности. Это значение рассчитывается путем деления выработки электрической энергии на выработку солнечной энергии, поступающей на панель. В современных солнечных коллекторах это значение находится в диапазоне 12 ─ 25 процентов (на практике не выше 15 процентов). Теоретически возможно увеличить эффективность до 80─85%. Такая разница существует из-за материалов, из которых изготовлены панели. Основным материалом является кремний, который не поглощает ультрафиолетовый свет, а только инфракрасный спектр. Оказывается, ультрафиолетовая энергия уходит впустую.

Одним из способов повышения эффективности является создание многослойных панелей. Такие структуры состоят из набора материалов, расположенных слоями. Выбор материалов осуществляется таким образом, чтобы улавливать кванты различных энергий. Слой из одного материала поглощает один вид энергии, слой из другого материала — другой, и так далее. В результате можно создать высокоэффективные солнечные батареи. Теоретически, такие многослойные панели могут достигать эффективности до 87 процентов. Но это в теории, а на практике создание таких модулей проблематично. Кроме того, они очень дороги.

Тип кремния, используемого в фотоэлектрических элементах, также влияет на эффективность солнечных систем. В зависимости от того, как изготовлены атомы кремния, их можно разделить на 3 типа:

Монокристаллический;
Поликристаллическая;
Панели из аморфного кремния.

Эффективность фотоэлектрических элементов из монокристаллического кремния составляет 10─15 процентов. Они являются наиболее эффективными и имеют более высокую стоимость, чем остальные. Модели из поликристаллического кремния имеют самые дешевые ватты электроэнергии. Многое зависит от чистоты материалов, и в некоторых случаях поликристаллические элементы могут быть более эффективными, чем монокристаллические.

Существуют также фотоэлементы из аморфного кремния, которые используются для изготовления тонкопленочных гибких панелей. Их производство проще, а цена ниже. Однако эффективность намного ниже — 5─6%. Аморфные кремниевые элементы со временем теряют свои свойства. Для повышения их производительности добавляются частицы селена, меди, галлия, индия.

КПД у разных типов солнечных панелей

Существует несколько разновидностей солнечных модулей, которые производятся по запатентованным технологиям и имеют определенные параметры. Эффективность солнечных панелей определяет их способность преобразовывать солнечную энергию в электричество. Расчет производится путем деления энергоотдачи панели на количество света, падающего на рабочую поверхность.

Эффективность панелей была первоначально определена в стандартных лабораторных условиях (STS):

уровень инсоляции — 1000 Вт/м2
температура — 25°

Большинство современных производителей тестируют каждую установленную батарею и включают результаты в торговую документацию. Это позволяет получить более полную и достоверную информацию о каждой панели, поскольку в процессе производства возможны некоторые отклонения от технологических стандартов. Поэтому сравнение любых двух (или более) панелей всегда покажет небольшое расхождение в показанных параметрах.

Практически любое изменение в первую очередь отражается на эффективности, т.е. производительности солнечного коллектора. По этой причине все вариации не имеют четко определенной стоимости. Обычно указывается довольно широкий диапазон, который может дать заметную разницу в производительности солнечных модулей, изготовленных по одной и той же технологии.

Все типы фотоэлектрических элементов имеют определенные характеристики, которые определяют их эффективность. Каждая разновидность имеет свои пределы емкости, обусловленные структурой и составом полупроводников.

Влияние на производительность материала ячеек

В зависимости от полупроводниковых материалов, используемых в конструкции, номинальная эффективность солнечных панелей составляет.

Аморфный кремний, A-Si. Долгое время эффективность преобразования не превышала 5-7%, но с переходом на тонкопленочную технологию она возросла до 14-16%. Эффективность довольно стабильна, поскольку «рыхлая» поверхность ячеек хорошо поглощает даже слабый или рассеянный свет.
Поликристаллический кремний, Poly-Si. Номинальный КПД варьируется в пределах 19-21%. Ухудшение эффективности при неблагоприятных условиях освещения умеренное, благодаря разнонаправленному расположению кристаллов в поглощающем слое.
Монокристаллический кремний, Mono-Si. Обеспечивает высочайшую энергоэффективность при идеальных условиях освещения — до 24%. При изменении положения относительно солнца и высоких температурах эффективность таких солнечных батарей значительно падает.
Теллурид кадмия, Cd-Te. Фотоэлектрические элементы этого типа быстро набирают популярность благодаря сочетанию высокой средней эффективности и низкой стоимости. Более стабильная эффективность по сравнению с модулями из чистого кристаллического кремния обусловлена идеальной шириной полосовой щели на p/n-переходе. Эффективность немного ниже, чем у поликристаллических, но среднегодовая производительность выше.
Сульфид меди/индия/галлия редкоземельных металлов, CIGS. Способны достигать максимального поглощения до 40% и более благодаря возможности многослойного расположения ячеек. Широко используется в аэрокосмической промышленности, но практически не применяется «на земле» из-за своей высокой цены.
Фотовольтаика третьего поколения. В качестве полупроводников использует органические материалы, сложные полимеры или квантовые точки. Дешевы, просты в изготовлении и обладают фантастической поглощающей способностью. Несмотря на относительно низкую эффективность в диапазоне 6-15%, эти солнечные батареи могли бы широко использоваться уже сегодня, если бы не их короткий срок службы. Текущий ресурс не превышает 2 000 часов, или менее трех месяцев, что недостаточно для массового производства и использования.

Влияние на КПД солнечных электростанций сторонних факторов

Эффективность панелей после сборки, благодаря их конструктивным особенностям, остается неизменной. Иначе обстоит дело в случае постоянно меняющихся внешних факторов влияния.

Уровни освещения. Он оказывает максимальное влияние на все фотоэлектрические системы. При полном отсутствии света подавляющее большинство современных фотоэлектрических элементов вообще не функционирует. Исключение составляют экзотические варианты с дополнительным фосфорным слоем для увеличения долговечности.
Ориентация на солнце и рассеянный свет. Монокристаллические солнечные панели имеют наибольшее падение фактической эффективности при больших углах наклона. На редкоземельные тонкопленочные батареи минимально влияет ухудшение освещенности.
Уменьшение тени. Кристаллические модули находятся в особенно неблагоприятном положении, вплоть до возможного выхода из строя. Конструкции на основе фольги подвержены меньшему воздействию.
Осадки. Дождь, снег или град сами по себе практически не влияют на эффективность преобразования. Единственный риск — это возможное механическое повреждение защитного слоя, которое может привести к потере целостности и PID-эффекта.
Колебания температуры. Наиболее опасными для модулей являются быстро меняющиеся циклы замораживания-оттаивания. Низкие температуры не вызывают изменений в эффективности солнечных батарей. Однако Poly-Si и особенно Mono-Si очень чувствительны к высоким температурам. При температуре выше +25°C монокристаллы начинают терять эффективность примерно на 0,5% с каждым градусом. Нагрев поверхностного слоя до 60-70°C, что часто происходит летом в жарких регионах, приводит к потере 20% номинального выхода.

Есть надежда, что в будущих поколениях солнечных электростанций их эффективность будет минимально зависеть от внешних факторов.

Мощность солнечных батарей на квадратный метр

Как отмечалось выше, в среднем один квадратный метр фотоэлектрических преобразователей вырабатывает 13-18% мощности попадающего на него солнечного света. То есть, при самых благоприятных условиях с квадратного метра солнечных батарей можно получить 130-180 ватт.

Мощность солнечных систем может быть увеличена за счет встраивания панелей и увеличения площади поверхности фотоэлектрических преобразователей.

Также можно получить больше энергии, установив панели с более высоким КПД. Однако относительно низкая эффективность (по сравнению, например, с индуктивными преобразователями) имеющихся солнечных батарей является основным препятствием для их широкого использования. Увеличение мощности и эффективности солнечных тепловых систем имеет большое значение для современной энергетической отрасли.

Преимуществ и недостатки мультикристаллических солнечных панелей

Панели из плиток, состоящих из нескольких кристаллов, называются «поли» или «мульти». Вместо того чтобы долго накапливаться и создавать подходящие условия для медленного роста, они изготавливаются путем погружения семян в ванну со специальной силиконовой смесью. После медленного охлаждения образуется структура с множеством кристаллов, ориентированных в разных направлениях. Затем прямоугольники разрезаются на части, которые используются для резки пластин и подложек с требуемыми параметрами.

Поликристаллические солнечные элементы имеют следующие преимущества.

Намного дешевле, поскольку процесс создания менее трудоемкий, более простой и быстрый;
По мере нагревания модуля выходная мощность снижается менее значительно.

Конс:

Чистота Si ниже, чем в монокристаллических фотоэлектрических элементах, следовательно, КПД также ниже — 12-17%.
для достижения аналогичного результата в производстве электроэнергии потребуется большая площадь поверхности и, следовательно, большее количество модулей, чем при использовании монокристаллических.

От чего зависит эффективность работы солнечных батарей?

На производительность солнечных панелей влияют несколько факторов:

Температура;
Угол падения солнечных лучей;
Чистота поверхности;
Отсутствие тени;
Погода.

В идеале угол падения солнечных лучей на поверхность фотоэлектрического элемента должен быть прямым. При прочих равных условиях это обеспечит максимальную эффективность. В некоторых моделях для повышения эффективности в солнечные панели устанавливается система слежения за солнцем. Он автоматически изменяет угол наклона панелей в зависимости от положения солнца. Но это недешевая роскошь, поэтому такое случается редко.

Фотоэлектрические элементы нагреваются во время работы, что отрицательно сказывается на их эффективности. Чтобы избежать потерь при преобразовании энергии, необходимо оставить пространство между панелями и поверхностью, на которой они установлены. Это позволит воздуху проходить под ними и охлаждать их.

Несколько раз в год панели следует чистить и протирать. В конце концов, эффективность фотоэлектрических панелей напрямую зависит от падающего света и, следовательно, от чистоты поверхности. Если на поверхности есть грязь, эффективность солнечных панелей снизится.

Важно убедиться, что батареи установлены правильно. Это означает, что на них не может упасть тень. В противном случае эффективность всей системы значительно снизится. Очень желательно устанавливать фотоэлементы на южной стороне.

Что касается погоды, то от нее тоже многое зависит. Чем ближе ваш регион к экватору, тем выше будет плотность солнечного излучения на панелях. В нашем регионе зимой эффективность может снизиться в 2─8 раз. Причиной этого является как уменьшение количества солнечных дней, так и попадание снега на панели.

Особые факторы, влияющие на эффективность

Основное влияние на эффективность оказывает технология. Например, модули n-типа имеют следующие характеристики:

меньшая деградация от потенциала. Даже через 20 лет сохраняется та же эффективность;
более высокую эффективность (кВт/ч) в течение всего года;
возможность создания двухсторонних панелей (на 5-30% выше производительность).

В Интернете можно найти видеоролики, сравнивающие разные поколения продуктов, например, моно с двумя шинами и поли с тремя. Увеличение количества этих элементов с двух до трех или использование четырех шин, которые сегодня становятся стандартом, повышает эффективность фотоэлектрических панелей. Разница уже зависит от поколения. Не следует забывать и о качестве дизайна. Последнее часто является причиной того, что монокристаллическая солнечная панель неизвестного бренда, которая должна быть лучше, работает хуже, чем полипанель надежного бренда.

Угол наклона панелей

Когда солнечные лучи попадают на панель под углом 90 градусов, т.е. перпендикулярно, это позволяет вырабатывать наибольший процент электроэнергии. Очень важно хотя бы раз в сезон наблюдать за углом наклона и соответствующим образом регулировать его, как рекомендуют специалисты. Существуют солнечные панели, оснащенные автоматической регулировкой и слежением за солнцем, но такие конструкции стоят недешево.

Регулярное очищение поверхности

Грязь, пыль и снег блокируют фотоэлектрические элементы и не позволяют им поглощать солнечный свет с высокой эффективностью. Чем чище поверхность, тем больше электричества. Очищайте солнечные батареи несколько раз в сезон, а зимой счищайте снег и удаляйте лед.

Погодные условия

Погода также имеет большое значение. Например, в пасмурную погоду эффективность солнечных панелей снижается до 5 раз, так как уменьшается плотность солнечного излучения. В дождливые и снежные дни батареи могут не производить абсолютно ничего, так как результат напрямую зависит от того, насколько ярко светит солнце.

Температура

Утверждение о том, что чем теплее на улице, тем выше будет производительность солнечных коллекторов, неверно. Имеет значение величина солнечного излучения и угол, под которым лучи попадают на панель. Кроме того, когда модуль от солнца сильно перегревается, а такие температуры могут достигать 80 градусов, эффективность панели снижается из-за сильного свечения. Поэтому в зимний солнечный день батарея сможет отдать больше, чем в жаркий летний день. Для снижения температуры модулей при их нагреве полезно оставлять между ними небольшое пространство, чтобы панели могли остыть от притока воздушных масс.

Отсутствие тени

При установке солнечных панелей необходимо следить за тем, чтобы в течение дня они не попадали в тень. То же самое касается деревьев и других зданий и сооружений, которые могут заслонить солнечную установку и тем самым снизить ее эффективность. Эксперты советуют устанавливать панели на южной стороне.

Поэтому, если не соблюдать правила, эффективность солнечной батареи может серьезно пострадать, а количество вырабатываемой электроэнергии может снизиться. И это число может быть уменьшено до 8 раз. Очень важно наблюдать не за каждым пунктом в отдельности, а в целом. Это единственный способ сохранить максимальную эффективность солнечной батареи, указанную производителем.

Срок службы и окупаемость солнечных панелей

Солнечные системы не имеют движущихся механических частей, что делает их долговечными и надежными. Срок службы солнечных панелей составляет 25 лет и более. При правильной эксплуатации и уходе они могут прослужить до 50 лет. Кроме того, они не имеют серьезных повреждений, и от владельца требуется лишь периодически очищать фотоэлементы от грязи, снега и т.д. Это необходимо для того, чтобы повысить эффективность и производительность солнечной системы. Длительный срок службы часто является решающим фактором при принятии решения о покупке солнечных батарей. Ведь после того, как пройдет срок окупаемости, электроэнергия от них будет бесплатной.

А период окупаемости намного короче срока службы. Однако многих сдерживает первоначальная стоимость батарей. В сочетании с низкой эффективностью многие люди сомневаются в преимуществах солнечных систем. Поэтому решение должно основываться на погоде и климате в вашем регионе, условиях использования и т.д.

На срок окупаемости влияют следующие факторы:

Тип фотоэлектрических элементов и оборудования. На окупаемость влияют как значение КПД, так и начальная стоимость фотоэлементов;
Регион. Чем выше интенсивность солнечного света в вашем регионе, тем короче срок окупаемости;
Цена оборудования и монтажа;
Цена на электроэнергию в вашем регионе.

Средний срок окупаемости по регионам составляет:

Южная Европа ─ до 2 лет;
Центральная Европа — до 3,5 лет;
Россия ─ до 5 лет в большинстве регионов.

Эффективность солнечных коллекторов и батарей для выработки электроэнергии неуклонно растет. Но не так быстро, как хотелось бы. Специалисты отрасли работают над повышением эффективности и снижением стоимости фотоэлектрических элементов. В конечном итоге это должно привести к сокращению срока окупаемости и широкому использованию солнечных батарей.

Разработки, направленные на увеличение КПД солнечных батарей

В последние годы исследователи по всему миру объявили о разработке технологий повышения эффективности солнечных модулей. Не все из них применимы в реальном мире, но некоторые заслуживают внимания. В прошлом году, например, компания Sharp разработала фотоэлектрические элементы с эффективностью 43,5 процента. Это было достигнуто путем установки линзы, которая фокусирует полученную энергию непосредственно в клетку.

Физики из Германии три года назад разработали фотоэлектрический элемент размером всего в несколько квадратных миллиметров. Он состоит из четырех слоев полупроводников. Достигнутая ими эффективность составила 44,7%. Здесь эффективность была увеличена за счет размещения в фокусе вогнутого зеркала.

В Стэнфорде создали термостойкий композит, который можно использовать для повышения эффективности фотоэлектрических панелей. Теоретически возможно достижение эффективности, близкой к 80 процентам. Композитный материал может переводить высокочастотное излучение в инфракрасный спектр, значительно повышая эффективность.

Другие исследователи из Великобритании разработали технологию, которая повышает эффективность фотоэлектрических элементов на 22 процента. Они нанесли наноразмерные алюминиевые шипы на гладкую поверхность гибких панелей. Алюминий рассеивает солнечный свет, поэтому он и был выбран. В результате фотоэлектрический элемент поглощает больше солнечной энергии. Таким образом, достигается повышение эффективности.

Исследования и новейшие разработки в области повышения КПД

Стоит обратить внимание на последние достижения в области эффективности и рассмотреть наиболее эффективные солнечные батареи. Многие из них все еще находятся на стадии теоретических разработок и еще не были полностью испытаны в реальных условиях эксплуатации.

Экспериментальные модели представлены следующими производителями:

Компания Sharp выпустила образцы продукции с коэффициентом полезного действия около 44,4%. Ее продукция продолжает занимать передовые позиции в мире. Последние разработки являются сложными, состоят из трех слоев, и на их разработку и тестирование ушло несколько лет. Более простые модели все еще работают с эффективностью 37,9%, что является большим технологическим прорывом по сравнению с традиционными системами.
Солнечные панели, разработанные в испанском исследовательском институте IES. Во время тестирования они продемонстрировали эффективность 32,6%. Такая высокая эффективность была достигнута благодаря использованию двухслойных модулей. Стоимость продукции ниже, чем у других производителей, но на данном этапе ее использование в обычных домах экономически не оправдано и нецелесообразно.

Недостатки солнечной электроэнергетики

Необходимость использования больших площадей;
Солнечные электростанции не работают ночью и недостаточно эффективно работают после наступления сумерек, в то время как пик потребления электроэнергии приходится именно на вечерние часы;
Несмотря на экологическую чистоту производимой энергии, сами фотоэлектрические элементы содержат токсичные вещества, такие как свинец, кадмий, галлий, мышьяк и др.

Солнечные тепловые электростанции подвергаются критике из-за их высокой стоимости, а также из-за низкой стабильности сложных галогенидов свинца и токсичности этих соединений. В настоящее время активно разрабатываются бессвинцовые полупроводники для солнечных батарей, например, на основе висмута и сурьмы.

Из-за низкого КПД, который в лучшем случае составляет 20 процентов, солнечные панели сильно нагреваются. Оставшиеся 80 процентов солнечной энергии нагревают солнечные батареи до средней температуры около 55°C. При повышении температуры фотоэлемента на 1° его эффективность снижается на 0,5 процента. Эта зависимость нелинейна, и повышение температуры элемента на 10° приводит к падению эффективности почти наполовину. Активные компоненты системы охлаждения (вентиляторы или насосы), перекачивающие хладагент, потребляют значительное количество энергии, требуют периодического обслуживания и снижают надежность всей системы. Пассивные системы охлаждения имеют очень низкую мощность и не способны справиться с задачей охлаждения солнечных панелей.

Экономическая эффективность системы

Перед установкой солнечной установки важно рассчитать ее экономическую эффективность. Стоимость солнечной батареи сегодня чрезвычайно высока, а вам может понадобиться от 5 до 15 штук, в зависимости от необходимого количества потребляемой энергии. Имея значение КПД и общую стоимость, можно рассчитать, когда окупится такая инвестиция и мы сможем пользоваться электричеством бесплатно.

Что влияет на срок окупаемости:

Стоимость солнечных панелей и их количество. Надежные, высокоэффективные кремниевые панели будут стоить гораздо дороже пленочных.
Тип солнечных панелей. Высококачественные многослойные модули прослужат в два, а то и в три раза дольше, чем однослойные, более дешевые панели.
Стоимость дополнительного оборудования. Общая стоимость включает в себя покупку инвертора, аккумулятора и контроллера. Без этих элементов оборудования солнечная установка не сможет вырабатывать электроэнергию для бытовых нужд.
Стоимость энергоресурсов в регионе. Если цена электроэнергии за кВт в вашем регионе низкая, срок окупаемости панелей будет гораздо больше.
Время работы от аккумулятора. При правильной эксплуатации надежные панели прослужат более 30 лет.
Местонахождение панелей и регион проживания. Если условия в вашем регионе благоприятны для установки солнечных батарей, эффективность будет выше и, следовательно, быстрее окупится. Правильный выбор крепления солнечных панелей также влияет на эффективность и срок окупаемости.

Согласно статистике, средний срок окупаемости солнечных батарей в Центральной и Южной Европе составляет около 5 лет.

Каждый год ученые работают над новыми технологиями создания солнечных панелей, которые могут производить больше энергии, улавливая солнечные лучи. А увеличение мощности сможет сократить срок окупаемости солнечной системы и тем самым сделать ее установку более рентабельной.

Как сделать работу солнечной панели максимально эффективной

Производительность любой солнечной тепловой системы зависит от:

температура;
угол падения солнечных лучей;
состояние поверхности (она всегда должна быть чистой);
погодные условия;
наличие или отсутствие тени.

Оптимальный угол падения солнечного света на панель — 90°, то есть прямой. Уже существуют солнечные системы, оснащенные уникальными устройствами. Они позволяют отслеживать положение солнца в пространстве. Когда положение солнца относительно земли меняется, угол наклона солнечной системы также меняется.

Постоянный нагрев солнечных батарей также негативно сказывается на их эффективности. Когда энергия преобразуется, она серьезно расходуется. По этой причине между солнечной системой и поверхностью, на которой она установлена, всегда должно оставаться небольшое пространство. Воздушные потоки, проходящие через него, будут служить естественным средством охлаждения.

Чистота солнечных панелей также является важным фактором их эффективности. Если они очень грязные, они собирают меньше света, что снижает их эффективность.

Правильная установка также играет важную роль. При установке системы нельзя допускать, чтобы на нее падала тень. Лучшая сторона для их установки — южная.

Переходя к погодным условиям, можно ответить на популярный вопрос о том, работают ли солнечные батареи в пасмурную погоду. Конечно, да, потому что электромагнитное излучение, испускаемое Солнцем, достигает Земли в любое время года. Конечно, производительность (эффективность) панелей будет гораздо ниже, особенно в регионах, где каждый год бывают дождливые и пасмурные дни. Другими словами, они будут производить электроэнергию, но с гораздо меньшей скоростью, чем в регионах с солнечным и жарким климатом.

Расчет производительности

Использование солнечной энергии и экономическая целесообразность таких концепций определяют эффективность всех систем солнечных тепловых коллекторов. Прежде всего, учитываются затраты, связанные с преобразованием солнечной энергии в электричество.

Экономичность и эффективность таких систем также определяется такими факторами, как:

Тип солнечных коллекторов и сопутствующего оборудования;
Эффективность фотоэлектрических элементов и их стоимость;
Климатические условия. Активность солнца варьируется от региона к региону. Это также влияет на срок окупаемости инвестиций.

Как подобрать нужную производительность

Прежде чем покупать солнечные панели, необходимо знать, какой мощностью будет обладать солнечная панель.

Если потребление энергии в вашем доме составляет, например, 100 кВт/месяц (по показаниям вашего счетчика), желательно, чтобы солнечные батареи вырабатывали столько же.

Известно, что солнечная электростанция работает только днем. Мало того, номинальная мощность может быть достигнута только при ясном небе. Кроме того, пиковая мощность может быть достигнута только при условии, что солнечные лучи падают под прямым углом к поверхности.

При изменении положения солнца меняется и угол наклона панели. Соответственно, при больших углах наблюдается заметное снижение производительности. Это касается только ясного дня. В пасмурную погоду можно гарантировать снижение мощности в 15-20 раз. Даже небольшое облако или дымка приведут к снижению мощности в 2-3 раза. Это также необходимо учитывать.

Как теперь рассчитать время работы панелей?

Рабочий период, в течение которого батареи смогут эффективно работать почти на полную мощность, составляет около 7 часов. С 9.00 до 16.00. Летом световой день длиннее, но производство электроэнергии утром и вечером очень низкое — 20-30%. Остальная часть, или около 70%, будет генерироваться, опять же, в течение дня, с 9 утра до 4 вечера.

Получается, что если панели рассчитаны на 1 кВт, то в самый летний солнечный день они будут вырабатывать 7 кВт/ч электроэнергии. При условии, что они работают с 9:00 до 16:00. Это 210 кВт/ч электроэнергии в месяц!

Это набор панелей. А одна панель мощностью всего 100 ватт? В течение дня это даст вам 700 Вт/ч. В сумме это составляет 21 кВт в месяц.

Плюсы

Поскольку панели не имеют движущихся частей, повышается их долговечность. Производители гарантируют срок службы 25 лет.
При соблюдении всех регламентных работ и правил эксплуатации срок службы таких систем достигает 50 лет. Обслуживание довольно простое — своевременная очистка фотоэлементов от пыли, снега и другого природного мусора.
Именно от долговечности системы зависит покупка и установка панелей. После возмещения всех затрат вырабатываемая электроэнергия является бесплатной.

Самым главным препятствием для широкого использования таких систем является их высокая стоимость. Учитывая низкую эффективность бытовых солнечных батарей, возникают серьезные сомнения в экономической необходимости именно такого способа производства электроэнергии.

Но, опять же, потенциал этих систем должен быть рационально оценен и на этой основе рассчитана ожидаемая прибыль. Она не сможет полностью заменить традиционное электричество, но экономия возможна и при использовании солнечных систем.

Кроме того, трудно упустить из виду такие преимущества, как:

Получение электроэнергии в самых отдаленных от цивилизации местах;
Автономия;
Тишина.

Минусы

Электростанция требует периодического технического обслуживания. Другими словами, они должны быть доступны в любое время.
Чем выше выход энергии, тем больше панелей требуется. В итоге получается, что чем больше компонентов, тем больше места они требуют.
Выработанная электроэнергия должна храниться в аккумуляторе. Уровень заряда должен постоянно контролироваться. А сами батареи, согласно всем правилам безопасности, должны храниться в отдельном проветриваемом помещении.
Как уже упоминалось, летом сами клетки сильно нагреваются. А это практически вдвое снижает их мощность. Потерь тепла можно избежать, установив дополнительную вентиляцию или, по крайней мере, оставив пространство между панелями и поверхностями, на которых они установлены. Дополнительный поток воздуха будет охлаждать рабочие элементы.
Эффективная работа возможна только при идеальных погодных условиях.
Максимальное количество электроэнергии вырабатывается, если угол падения солнечных лучей на поверхность панели поддерживается под прямым углом. Это условие может быть выполнено, если система оснащена автоматическими механизмами отклонения, что влечет за собой дополнительные расходы на эксплуатацию и обслуживание. Механические компоненты неизбежно выходят из строя.
По мере использования самих панелей их эффективность, естественно, снижается.
Место установки должно быть выбрано таким образом, чтобы все солнечные панели большую часть времени находились на солнце, а не в тени.

Если вы планируете полностью обеспечить свой дом «солнечной энергией», вам потребуется много денег на всю систему за один раз.

Коэффициент полезного действия

Этот параметр указывает на эффективность процесса фотоэлектрического преобразования. Эффективность кремниевых (Si) пластин составляет 18-25%. Многослойные панели (GaInP, Ge, GaAs) обеспечивают наилучшую эффективность — до 32%.

Пиковая нагрузка и среднесуточное потребление

Компоненты оборудования выбираются после оценки максимального износа. Этот параметр зависит от типа нагрузки. Например, индуктивный характер сопротивления двигателя увеличивает пусковой ток. Оптимизируйте режим работы, ограничивая мощность. Избегайте одновременного подключения электроплит и кондиционеров, других приборов с высоким энергопотреблением к автономному источнику питания. Для расчета емкости батареи учитывается 24-часовой рабочий цикл прибора.

Влияние факторов внешней среды на уровень производительности

Причины, снижающие эффективность фотоэлектрического элемента

загрязненной поверхности;
перегрев;
затемнение рабочей зоны;
Солнечный свет, падающий под углом к оптимальному направлению.

Количество солнечных дней определяет эффективность фотоэлектрического элемента. Однако в жарком климате трудно поддерживать температуру, установленную производителем.

Уровень производительности батарей снижается, если рабочая зона затенена.

Автоматический привод, который перемещает пластины рабочего блока перпендикулярно источнику света, является дорогостоящим устройством. Экономический расчет объясняет целесообразность таких инвестиций.

Самые эффективные солнечные батареи: рейтинг

Самые эффективные солнечные инверторы в настоящее время производит компания Sharp. Эффективность трехслойных концентрирующих солнечных панелей высокой мощности составляет 44,4%. Их стоимость невероятно высока, поэтому они нашли применение только в аэрокосмической промышленности.

Наиболее доступными и эффективными являются современные солнечные коллекторы от компаний:

Panasonic Eco Solutions;
First Solar;
MiaSole;
JinkoSolar;
Трина Солар;
Yingli Green;
РенеСола;
Canadian Solar.

Sun Power производит самые надежные солнечные преобразователи с КПД 21,5%. Продукция компании пользуется абсолютной популярностью в коммерческих и промышленных объектах, уступая лишь Q-Cells.

Delta SM 150-12 P

Поликристаллическая батарея с номинальной мощностью 150 Вт и напряжением 12 В, состоящая из 36 фотоэлементов. При его изготовлении использовались клетки класса А. Панель предназначена для сбора рассеянной солнечной энергии в облачную погоду и холодные периоды года. Рабочая температура модуля находится в диапазоне от -40°C до +85°C. Нормальная рабочая температура без потери мощности составляет +47°C. Температурный коэффициент эффективности составляет -0,45%. Эффективность фотоэлектрического преобразования составляет 17,12%. Срок гарантии на эксплуатацию составляет 10 лет. Производитель — Китай.

Стоимость от 5950 рублей.

Преимущества:

высокая эффективность даже в случае полной облачности;
закаленное стекло с высокой прозрачностью;
Прочный алюминиевый профиль и жесткая конструкция защищают панель от деформации.

Недостатки:

Снижение производительности при повышении температуры.

Exmork ФСМ-100П

36-ячеечный поликристаллический кремниевый модуль с номинальным напряжением 12 В и номинальной мощностью 100 Вт. Класс качества Grade A. Диапазон рабочих температур от -40°C до +80°C. Нормальная рабочая температура +45°C. Эффективность фотоэлектрических установок находится в пределах 17,3%. Гарантия на панели составляет 10 лет. Производитель аккумуляторов — Китай.

Стоимость: от 4 000 руб.

Преимущества:

Светопропускание стекла составляет 97%;
Закаленное стекло может выдержать даже крупный град;
выдерживает скорость ветра до 60 м/с;
Заявленный производителем срок службы не менее 30 лет.

Дефекты:

не идентифицирован.

TOPRAY 100 ватт 12В

Гибкая солнечная панель из монокристаллического кремния. Напряжение 12 В, мощность 100 Вт. Батарея состоит из 32 элементов. Фотоэлектрические элементы относятся к классу А. Их эффективность преобразования может достигать более 20%. Диапазон температур от -40°C до +85°C. Срок службы при правильной эксплуатации составляет до 20 лет. Произведено в Китае.

Стоимость: от 9960 рублей.

Преимущества:

Тонкий и легкий;
Эффективное преобразование прямого солнечного излучения;
Эффективно работает при отрицательных температурах.

Недостатки:

Применяется только для прямого излучения.

Feron PS0303 150W

Портативная панель с максимальной выходной мощностью 150 Вт и выходным напряжением 17,6 В. Предназначен для питания электроприборов, рассчитанных на напряжение 12-14 В, а также для зарядки автомобильных аккумуляторов. Рабочая температура от -40°C до +85°C. Гарантированный срок службы: 3 года. Сделано в Китае.

Цена — 18700 руб.

Преимущества:

легко транспортируемая складная модель;
ШИМ-контроллер оснащен светодиодной индикацией уровня заряда, подключенной нагрузки;
Аккумулятор защищен от перезарядки, переразрядки и перегрузки;
чехол для переноски в комплекте;
есть возможность заряжать мобильные устройства через USB-порт.

Недостатки:

Короткий гарантийный срок.

Delta SM 200-12 P

Поликристаллическая кремниевая солнечная панель мощностью 200 Вт и напряжением 12 В. Кремниевые компоненты имеют класс качества А. Фотоэлектрический модуль содержит 72 ячейки. Рабочая температура находится в диапазоне от -40°C до +85°C. Оптимальная температура для работы без потери мощности составляет +47°C. Эффективность фотоэлектрического преобразования ячейки составляет 17,4%, эффективность всего модуля — 15,5%. Гарантированный срок службы составляет 10 лет. Производитель — Китай.

Стоимость: от 8800 руб.

Преимущества:

потеря мощности за 10 лет не превышает 10%;
прочное, закаленное стекло толщиной 3,2 мм;
эффективно преобразует рассеянную солнечную энергию.

Недостатки:

не идентифицирован.

SOLAR.BATTERY 30W

Солнечная панель мощностью 30 Вт с креплением 12 В. Рабочая температура от -40 до +50°C. Подходит для использования в качестве резервного источника питания. Гарантия: 1,5 года. Срок службы: 10 лет. Производитель: Бастион, Россия.

Стоимость: от 7600 руб.

Преимущества:

Вращающаяся ручка позволяет панели поворачиваться в соответствии с движением солнца;
можно использовать при 100% влажности;

Недостатки:

Производитель не указывает тип фотоэлемента.

BioLite SolarPanel 5

Монокристаллическая солнечная панель мощностью 5 Вт. Он имеет два выхода: USB и micro USB. Произведено в США, собрано в Китае.

Стоимость: от 5690 рублей.

Преимущества:

подставка позволяет устанавливать аккумулятор на различных поверхностях;
Встроенные солнечные часы помогают установить оптимальный угол наклона панели;
Имеется индикатор, показывающий силу зарядки.

Недостатки:

Недостатков не обнаружено.

Feron PS0401

Портативная перезаряжаемая солнечная панель с литий-ионным аккумулятором. Рабочая температура +10 — +45°C. Номинальное напряжение модуля 9 В, мощность 3 Вт. Произведено в Китае.

Стоимость от 2900 рублей.

Преимущества:

В комплект входят 2 лампочки, блок питания и различные кабели, необходимые для зарядки мобильных устройств;
Компактный, его легко взять с собой в поход или на рыбалку;

Недостатки:

Узкий диапазон рабочих температур.

Sunways ФСМ-200F 200 ватт 24В

Sunways FSM-200F 200 ватт 24V

Гибкий солнечный модуль Sunways FSM-200F относится к премиум-сегменту, то есть входит в число лучших солнечных панелей, благодаря высокому качеству изготовления. А также благодаря использованию монокристаллических элементов Grade A. Это гарантирует длительный срок службы при неизменно высокой эффективности. Эксперты выделили следующие преимущества: 1. Автоматическая пайка монокристаллов, двойной контроль качества, высокая эффективность (17,6%). 2. китайский производитель обеспечивает защиту от наводнений для своей продукции. Для этого контактные коробки заполняются специальным герметиком. 3) Потенциальные покупатели могут рассчитывать на 10-летнюю гарантию производителя, высокое качество изготовления, небольшой вес (4 кг). К недостаткам относятся высокая цена и низкая устойчивость к механическим повреждениям.

AXI-Premium 290 Вт 24 В Моно

AXI-Premium 290 Вт 24 В моно

Фотоэлектрические панели AXI-Premium 290 Вт 24 В Mono с высокой эффективностью состоят из 60 монокристаллических ячеек. Этот источник энергии имеет качество класса А, что позволило отнести его к лучшим солнечным панелям. Эксперты высоко оценивают длительный гарантийный срок (12 лет) немецкого производителя и высокую эффективность модуля (17,83%). Его передняя панель выполнена из закаленного мелкозернистого стекла толщиной 3,2 мм. На обратную сторону наклеивается композитная пленка. Алюминиевая рама обеспечивает структурную целостность. Отзывы пользователей свидетельствуют о высоком качестве разъемов, распределительной коробки и гидроизоляции. Недостатками являются большой вес (18 кг), что ограничивает область применения, и высокая цена.

SilaSolar (Double glass) 360 Вт

Эта модель обеспечивает высококачественный автономный источник питания для дома на одну семью. SilaSolar (двойное стекло) 360 Вт изготовлен из монокристаллических элементов, зажатых между листами закаленного стекла. Именно такой тип конструкции позволяет солнечному свету свободно проникать внутрь здания. Эксперты выделили ряд преимуществ образца, например, панель не требует заземления и не имеет металлического каркаса. Модуль также попал в наш топ-лист благодаря высокой эффективности (20%). Китайский производитель подтверждает высокое качество (Grade A) 10-летней гарантией. Эта модель также привлекает своими техническими параметрами и доступностью солнечного модуля. Сдерживающим фактором для покупки часто является большой вес панели (28 кг) с батареями, контроллерами и инверторами.

Delta BST 360-24 M

Солнечная панель Delta BST 360-24 M продается по самой доступной цене на отечественном рынке. Эксперты объясняют низкую цену не низким качеством, а использованием передовых технологий в производстве. Один модуль состоит из 36 моно- и поликристаллических фотоэлектрических элементов. Источник питания предпочтительно питает приборы с рабочим напряжением 250-750 В, в соответствии с рекомендациями производителя. Заявленный КПД фотоэлектрического модуля составляет 18,65%. Модуль соответствует качеству Grade A, так как изготовлен из высококачественных материалов с использованием инновационных технологий. Китайский производитель предоставляет 10-летнюю гарантию.

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ЦЕННОСТИ Низкая цена; качественный монтаж; высокая эффективность; устойчивость к нагрузкам.

ДЕСАДЫ большой массы; недолговечные кристаллы.

DOKIO FFSP-80W

Еще одна недорогая и компактная модель солнечной панели DOKIO — FFSP-80W. Она складывается пополам, превращаясь в сумку для ноутбука с ручками, что делает ее удобной и безопасной для транспортировки. Он имеет компактные размеры модуля (550x500x5 мм) и небольшой вес (3,2 кг). В его основе лежат монокристаллы, заключенные в закаленное стекло с алюминиевой рамой. Максимальная мощность солнечной панели ограничена 80 Вт. В комплект поставки входит контроллер на 12 В и 24 В. Энергоэффективность рассчитана для работы при температуре окружающей среды -20…+40°C. Эксперты оценили панель за ее портативность и простоту использования. Сами пользователи хвалят интернет-магазин за быструю доставку, надежную упаковку и четкую обратную связь. Единственный недостаток — маленький модуль питания.

ПРЕИМУЩЕСТВА Компактный размер, легкий вес, доступная цена, контроллер на 12 и 24 В.

недостатки — ограниченная мощность.

ECO-WORTHY L02P100-N-2

ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТЫЙ L02P100-N-2

Солнечный модуль ECO-WORTHY L02P100-N-2 представляет собой двухкомпонентную конструкцию мощностью 200 Вт. Размеры одной панели составляют 975×665 мм. Поликристаллические фотоэлектрические элементы отвечают за преобразование солнечного света в электричество. Они могут работать в широком диапазоне температур (-40…+80°C). В этой модели эксперты отмечают производительность при слабом освещении + прочную конструкцию с алюминиевой рамой. Производитель также включает в базовый комплект удлинительный кабель и дополнительную пару разъемов MC4 для подключения. Очень хорошее панно, заслуживающее второго места. Покупателей солнечного модуля на AliExpress пока немного, но продукт может похвастаться средним рейтингом в 5 звезд.

NESL AM-SF7

Мобильная компактная складная солнечная система. Он состоит из складной панели и накопителя (powerbank). Солнечные панели вшиты в корпус из плотной синтетической ткани. На панели имеется USB-выход, который можно использовать для зарядки небольших мобильных устройств или для подключения powerbank. Температурный диапазон от -20°C до +50°C. Эффективность преобразования солнечной энергии более 17%. Срок службы может достигать 20 лет. Производитель находится в Китае.

Стоимость от 3990 руб.

Преимущества:

Емкость аккумулятора 6000 мАч;
В комплект входит кабель для телефонов с различными разъемами;
Идеально подходит для отдыха в местах, где нет источников электроэнергии.

Недостатки:

Powerbank не может заряжаться от солнечных батарей и одновременно питать какое-либо устройство.

Solar Pack SW-H05

Данная модель представляет собой портативное зарядное устройство. По данным производителя, эта солнечная панель имеет высокую мощность и КПД 18,5%. Выход USB 5 позволяет заряжать различные телефоны, видео- и фотокамеры, iPhone, IPOD и т.д.

Цена: от 1300 руб.

Преимущества:

компактный;
стильный;
легко использовать во время отдыха на природе.

Недостатки:

В Интернете очень мало информации об этом продукте.

TOPRAY Solar TPS-102-15

Портативная солнечная панель на основе тонкопленочной технологии. Фотоэлектрические элементы получают энергию от солнца не только от прямого света, но и от рассеянного света в пасмурную погоду. Аккумулятор заключен в прочный алюминиевый корпус, а снаружи покрыт ударопрочным двойным стеклом. Эта модель ориентирована на зарядку аккумуляторов (12 В), а также питание бытовых приборов. Производитель: Китай.

Стоимость: от 4680 руб.

Преимущества:

минимальные потери мощности при нагреве;
полный комплект зажимов для батарей, адаптеров.

Недостатки:

недостатков не выявлено.

One-Sun OS-150M

Монокристаллический модуль 12 В с КПД 15%, рассчитанный на нагрузку до 150 Вт. Панель из 36 высокоэффективных фотоэлектрических элементов, защищенных от внешней среды пластиковой пленкой EVA и толстым закаленным стеклом. Коррозионностойкая алюминиевая рама защищает панель от деформации и механического воздействия. Оснащен универсальными разъемами MC4. Работает в диапазоне температур от -30°C до +85°C — +2070°C. Потеря мощности за 10 лет активной эксплуатации составляет менее 5%.

Преимущества:

Повышенная производительность благодаря технологии шинопровода с пятью токопроводящими шинами;
Эффективная работа в условиях недостаточной освещенности;
Длительный срок службы — более 25 лет;
Высокая степень защиты от механических повреждений, ветра и влаги;
Соотношение цена/качество.

Недостатки:

Не обнаружено.

В своих отзывах о One-Sun OS-150M пользователи отмечают высокое качество сборки, стабильность и вес панелей, который не превышает 13 кг. Панели просты в установке и не вызывают проблем координации с контроллерами разных производителей.

Soshine SC20W

Кемпинговая версия солнечной электростанции, которая легко помещается в рюкзак или дорожную сумку. Небольшая солнечная панель с тремя секциями и общей мощностью 20 Вт, предназначенная для зарядки смартфонов, плееров, фонариков, пауэрбанков, путем преобразования солнечной энергии в электричество 5 В.

Он обеспечивает одновременную работу 2 зарядных устройств через порты USB. Корпус из пластикового волокна придает панелям жесткость и защищает их от физических и механических воздействий.

Преимущества:

Интеллектуальный выбор тока зарядки;
20% ЭФФЕКТИВНОСТИ;
Защита фотоэлементов от влаги с помощью пленки ETFE;
Компактный размер, складная конструкция;
Вес — 0,85 кг.

Недостатки:

Не обнаружено.

Soshine SC20W заслуживает награды за оригинальность, портативность и производительность. Чтобы довести заряд полностью разряженного смартфона до 90% при ярком солнечном свете, требуется не более 3 часов.

Восток Pro ФСМ 100 П

Недорогая солнечная панель с поликристаллическими элементами мощностью 100 Вт и общей эффективностью 14,63%. Разделена на 36 клеток. Модуль защищен от внешних факторов прочным алюминиевым корпусом и закаленным прозрачным стеклом толщиной 3,2 мм. Разработан с учетом особенностей российского климата.

Он прекрасно вписывается в автономную систему электропитания для небольших загородных домов, дач, а также может использоваться в качестве зарядного устройства для лодочных или автомобильных аккумуляторов.

Преимущества:

Соответствует заявленной спецификации;
Антибликовое покрытие для максимального поглощения света;
Высококачественная конструкция;
Легкий вес — 8 кг;
Устойчивость к механическим воздействиям и негативным факторам окружающей среды.

Дефекты:

Не обнаружено.

Woodland Sun House 100W

Мобильный складной солнечный модуль, который устраняет неудобства, связанные с перебоями в подаче электроэнергии. Двухсекционная панель от экспертной компании Travel Outfitters обеспечит электричеством загородные, небольшие кемпинги и туристические походы. Набор высококачественных поликристаллических элементов обеспечивает стабильное напряжение 18 В и отлично подходит для зарядки автомобильных аккумуляторов.

Система дополнительно усиливается входящим в комплект контроллером, который позволяет работать с напряжением 12/24 В и током 10 А. Алюминиевая передняя панель защищена закаленным стеклом толщиной 3,2 мм. Регулируемые ножки позволяют гибко позиционировать модуль для обеспечения максимальной освещенности.

Преимущества:

Встроенный контроллер с защитой от перегрузки;
Универсальность, зажимы типа «крокодил» и адаптер для прикуривателя;
Удобная для транспортировки конструкция; чехол палатки изготовлен из палаточной ткани 600D Oxford;
Длительный срок службы — 25 лет.

Слабые стороны:

Не обнаружено.

Модель Sun House 100W — это спутник для любителей походов, которые не могут обойтись без удобств цивилизации, общаясь с природой. Складная панель с контроллером создает оптимальные условия для зарядки аккумулятора, исключая критические ситуации.

Наиболее эффективные панели

Ниже мы собрали для вас самые эффективные солнечные панели от авторитетных производителей, мощность которых превышает 300 Вт.

LG 315 N1C-G4 NeON™2

LG — известная южнокорейская компания, которая производит солнечные батареи, а также различные виды бытовой техники. Модули отличаются высоким качеством и большой мощностью — 315 Вт. Среди всех производителей на рынке фотовольтаики компанию LG можно уверенно отнести к лидерам. Во-первых, это связано с высоким процентом КПД, а во-вторых, с использованием передовых технологий производства, благодаря чему солнечные панели получаются не только качественными, но и долговечными.

Сложность технологического процесса заключается не только в производстве, но и в сборке модуля. Каждая пластина тщательно осматривается и проверяется на наличие каких-либо отклонений или повреждений. После их изучения каждая ячейка проходит стадию травления жидкой щелочью перед выпуском. В результате получился темно-черный модуль с трехслойным покрытием EVA и светоотражающей пленкой.

LG NeON™ 2 относится к типу монокристаллических батарей. Они изготовлены с силиконовым покрытием с обеих сторон. Благодаря специальной технологии они не только активно генерируют энергию, но и способны увеличить генерацию свободных частиц с помощью специального покрытия, что приводит к большей генерации электрического тока. Это означает, что не только одна сторона фотоэлемента генерирует солнечную энергию, но и две стороны одновременно, что увеличивает мощность системы.

BenQ SunForte 333 PM096B00

Еще одним достойным представителем на рынке солнечных батарей является BenQ Solar. Тайваньская компания, которая отличается высококачественной продукцией не только в мире технологий, но и в области фотовольтаики. Компания специализируется на гелиевых модулях мощностью 333 Вт с общим КПД до 20,5%. Солнечная панель SunForte PM096B00 выполнена в темно-черном цвете и заключена в анодированный алюминиевый профиль.

С точки зрения эффективности, солнечная панель, представленная компанией BenQ, считается одной из самых эффективных. В первую очередь это происходит благодаря специальной технологии обратного контакта, которая увеличивает производство энергии даже при небольших батареях и низком солнечном излучении, позволяя экономить как на площади поверхности, так и на количестве модулей. Инженеры постоянно работают над повышением общей эффективности и внедрением новых передовых технологий, и все благодаря тому, что компания располагает собственным научно-исследовательским комплексом.

Подробнее о Солнечные панели SunForte PM096B00 при своих достаточно компактных размерах производят в несколько раз больше энергии, чем стандартные модульные системы. Солнечные элементы покрыты трехслойной пленкой EVA, а их поверхность защищена антибликовым стеклом. Именно этими преимуществами наделены солнечные панели тайваньской компании. Стоит также отметить, что в комплект батарей входят соединительные кабели, многофункциональная распределительная коробка и шунтирующие диоды.

По результатам испытаний было установлено, что за 25 лет эксплуатации потеря мощности составила всего 13%. Эти показатели свидетельствуют о высоком технологическом процессе и использовании высококачественных материалов.

NeON™ 2 BiFacial

Еще один вариант гелиевых солнечных батарей — NeON™ 2 BiFacial от южнокорейской компании LG. Эту батарею можно отнести к категории новинок, в которых инженеры постарались внедрить только самые последние разработки. Солнечная батарея была даже отмечена на товарной выставке — двунаправленные гелиевые панели, в основном благодаря внедрению технологии Cello Technology™. Его суть заключается в особой способности перенаправлять проводящие пути к выходу модуля. Таким образом, теперь генерируемая солнечная энергия распределяется по 12 тонким проводникам, и таким образом снижаются потери тока, следовательно, повышается эффективность солнечной панели по сравнению с другими панелями, работающими по традиционному методу.

NeON™ 2 BiFacial — единственная солнечная панель с мощностью 375 Вт и подтвержденной максимальной мощностью 400 Вт. Его можно с уверенностью назвать самой мощной солнечной батареей из когда-либо разработанных. Кроме того, благодаря прозрачным фотоэлементам, которые активно собирают солнечный свет и генерируют его, эффективность панели достигает самых высоких показателей, так как в преобразовании тока участвует не только ток, улавливаемый модулем, но и отраженные частицы. Кроме того, до 30% энергии может быть выработано.

Что такое монокристаллическая солнечная батарея

Мы уже упоминали, что существует два типа панелей: поли- и монокристаллические. Давайте сначала рассмотрим монокристаллический элемент — он дороже, но мощнее.

На что при выборе обращать внимание?

Для того чтобы принять окончательное решение о типе доски, важно рассмотреть основные критерии:

ЭФФЕКТИВНОСТЬ;
Продолжительность срока службы;
Скорость деградации во время использования;
Стоимость.

Особенности

Для этой батареи выращивается специальный монокристалл кремния по методу Чохральского. Этот материал дороже поликристаллических пластин, но благодаря его высокому качеству монокристаллический модуль имеет более высокую эффективность. Монокристаллические солнечные панели, собранные из отдельных кремниевых элементов, имеют КПД около 20-22%.

Лучи света, падающие на поверхность монокристалла кремния, вызывают направленное движение свободных электронов. К обеим сторонам кристалла прикреплены провода, ведущие к потребителю.

Эффективность такой пластины довольно высока, так как лучи света не рассеиваются, а равномерно распределяются по поверхности кристалла. Площадь p-перехода в пластине велика, поэтому электроны могут беспрепятственно переходить из одной части полупроводника в другую.

КПД панелей монокристаллических

Их эффективность достаточно высока — до 20% (для серийных образцов) и 38% (для космической поверхности). И это главное преимущество данного типа устройства, которое преобразует солнечный поток в электричество. Это позволяет значительно уменьшить размер панели.

Для сравнения, эффективность поликристаллических панелей составляет всего 15%. Это можно объяснить степенью структурной однородности и чистотой сырья.

В первом случае содержание примесей может составлять всего 0,001%, а во втором случае могут быть дефекты, связанные с используемым материалом. В этом варианте используется переработанный силикон и некачественный материал в отличие от мононитью.

Срок службы

Срок службы монокристаллических панелей составляет 25 лет, что на 10 лет больше, чем у поликристаллических панелей. Однако в конце срока службы фотоэлектрические элементы теряют не более 20% от своей первоначальной эффективности. И это связано с тем, что гидроизоляционный слой со временем темнеет.

Деградация

Это происходит быстрее с поликристаллическими, которые могут потерять до 30% своей первоначальной эффективности.

Стоимость

Технология выращивания полупроводниковых монокристаллов большого размера достаточно трудоемка, поэтому цена такой батареи всегда выше, чем аналогичного продукта на основе поликристаллов. Разница в стоимости устройств составляет 10%, что является основным недостатком монокристаллической батареи.

Цена монокристаллической панели мощностью 150 Вт составляет 5 400 рублей, в то время как батарея той же конструкции мощностью 200 Вт стоит 1 700 рублей. Устройства мощностью 230 и 300 Вт стоят намного дороже

Что такое поликристаллическая батарея

Если основным элементом монокристаллической батареи является искусственно выращенный монокристалл большого размера, то второй тип светоприемника имеет полупроводниковый элемент с поликристаллической структурой.

Поликристаллические солнечные элементы считаются лучшим вариантом для потребления солнечной энергии. Они дешевле своих монокристаллических аналогов, поскольку в производстве используются отходы, оставшиеся от монокристаллических элементов. Кремний просто охлаждается из горячего расплава во время изготовления рабочей ячейки поликристаллической панели, что не требует больших затрат и сложной технологии.

По внешнему виду поликристаллический кремний отличается от монокристаллического неоднородностью цвета, с голубоватым и светло-голубым оттенками. Постоянное совершенствование технологии производства позволило приблизить поликристаллические батареи по качеству к монокристаллическим сборкам.

Особенности

Помимо более низкой стоимости, поликристаллические модули отличаются от монокристаллических тем, что они теряют мощность с гораздо меньшей скоростью по мере увеличения срока службы.

Важным моментом является то, что полупроводниковый элемент поликристаллического типа при нагревании не теряет своих характеристик так сильно, как монокристаллы.

Стоимость

На момент написания статьи поликристаллические солнечные батареи от SilaSolar мощностью 50 ватт и напряжением 12 вольт стоили 2790 рублей. Батарея такого же устройства от того же производителя, но мощностью 100 Вт, имеет цену 4 200 рублей

Какие фотоэлектрические элементы лучше: поли или моно

Вопрос о том, какие солнечные батареи лучше — моно- или поликристаллические — вызывает большие сомнения. Неправильно категорично заявлять о предпочтении в рекомендациях и советовать только один из вариантов в данный момент времени — необходимо оценить условия использования и расчеты.

Чем крупнее кристаллы Si, тем выше эффективность, поэтому монокристаллы намного эффективнее и имеют более высокий КПД, около 10-15%, чем поликристаллы. Последние часто изображаются как менее эффективные. Эти утверждения верны, но подлежат корректировке, так как важно рассчитывать на основе цены за ватт мощности, а из этого следует, что поликристаллы на 10-20% дешевле.

Существует мнение, что полиэлементы лучше работают при низком уровне освещенности. В Интернете можно найти даже сравнительные тесты. Им не стоит доверять, это единичные случаи, когда учитываются конкретные производители, а это значит, что результат от продукции других компаний может быть прямо противоположным. Зависимость эффективности низкой освещенности от типа кристалла незначительна, важно лишь высокое качество изготовления.

Срок службы, стабильность работы

Поликристаллические батареи быстрее деградируют, но стоят на 15-20% дешевле, и это обычно является фактором в их пользу.

С точки зрения стабильности: моно фотоэлементы однозначно лучше, но этот фактор не настолько важен или значителен, чтобы быть главным определяющим фактором, какой из них выбрать в качестве приоритетного.

Итог: что выбрать в разных ситуациях и условиях

Когда подходит поликристаллическая фотоэлектрическая панель

Для установки на относительно больших крышах, на земельных участках, когда нет дефицита пространства. Иногда нет смысла переплачивать, если места достаточно, а цели по производству электроэнергии можно достичь с помощью более дешевого типа панелей;
при ограниченном бюджете.

Монокристаллы лучше всего подходят, а иногда и необходимы, когда пространство для установки ограничено, например, на небольших крышах. Солнечные монобатареи производят больше энергии на единицу площади, но имеют недостаток: при повышении температуры (нагреве) выходная мощность (КПД) снижается медленнее, чем у поликристаллических элементов. Однако этот параметр (температурный коэффициент) часто зависит от качества производства.

Особенности рынка

Основной объем на рынке принадлежит поликристаллическим солнечным панелям, и причина этого — низкая цена. Однако эта тенденция меняется благодаря удешевлению производства и технологиям, которые позволяют применять новые решения (гетероструктурные панели, PERC и другие) и делают цену доступной. Рынок постепенно начинает фокусироваться не на стоимости, а на характеристиках продукции и технологических инновациях. Эта тенденция ускоряется, поскольку даже самые передовые технологии с каждым годом становятся все дешевле.

Сравнение поликристаллической и монокристаллической солнечных батарей

Когда потребители делают выбор между различными по конструкции световыми модулями, они пытаются ответить на вопрос: какие солнечные панели лучше, поли или моно? При этом они должны принимать во внимание результаты испытаний устройств, проведенных независимыми компаниями.

Вот основные результаты тестирования различий между этими световыми модулями:

Номинальная мощность снижается быстрее по мере увеличения срока службы моно-модулей (поликристаллическая ячейка в первый год эксплуатации
мощность падает на 2%, в то время как у монокристаллического модуля — на 3%);
Цена поликристаллического модуля ниже монокристаллического модуля той же мощности примерно на 10%;
общая электрическая мощность, вырабатываемая монокристаллическим модулем, на 30% выше, чем у поликристаллического модуля на той же площади.

Из приведенных данных можно сделать вывод, что первые дешевле и менее быстры, а вторые более мощные, но привередливые. При выборе поликристаллических или монокристаллических кремниевых солнечных элементов принимайте решение, исходя из своих финансовых возможностей по обслуживанию и модернизации модулей, а также делайте выбор между долговечностью и производительностью. Кроме того, высококачественный поликристаллический модуль значительно дешевле. Окончательный выбор остается за покупателем.

Установка солнечной панели

Для более эффективного использования аккумулятора при его установке необходимо учитывать следующие факторы:

местоположение устройства не должно заслоняться тенью других объектов в течение дня;
для того чтобы максимально увеличить световой поток на фотоэлементе, желательно оснастить его вращающимся устройством, которое выдерживает постоянную ориентацию по отношению к солнцу;
оптимальный угол наклона модуля к вертикали сильно зависит от расположения СЭС и времени года; всем известно, что зимой солнце находится ниже над горизонтом
Солнечный модуль может быть собран своими руками и должен быть легко доступен.