Типы солнечных панелей: простое руководство по выбору подходящей для ваших нужд

Вы рассматриваете возможность перехода на солнечную энергию? Понимание различных типов солнечных панелей может помочь вам принять обоснованное решение для вашего дома или бизнеса.

Солнечная энергия — это фантастический способ использовать возобновляемую энергию, сократить счета за электроэнергию и уменьшить углеродный след. Выбрав правильный тип солнечной панели, вы сможете максимально повысить эффективность и найти наиболее подходящий вариант для своих нужд.

В этой статье вы узнаете о каждом типе солнечных панелей, как они сравниваются и что следует учитывать при выборе. Эти знания позволят вам в полной мере воспользоваться преимуществами солнечной энергии.

Три основных типа солнечных панелей

Солнечные панели — это устройства, преобразующие солнечный свет в электричество. 

Солнечные панели состоят из нескольких фотоэлектрических ячеек, обычно использующих кристаллический кремний и такие элементы, как фосфор и бор. Когда солнечный свет попадает на фотоэлектрические ячейки, он возбуждает электроны, создавая электрическое поле, которое производит электричество постоянного тока (DC).

Обычно они организованы в группы, называемые массивами или системами. Полная фотоэлектрическая система включает солнечные панели, инвертор для преобразования постоянного тока в переменный, а иногда и другие компоненты, такие как контроллеры и батареи.

Солнечные панели могут быть установлены на крышах, в солнечных фермах или интегрированы в различные структуры. Они часто подключены к электросети, но могут также использоваться в автономных системах.

Существует три основных типа солнечных панелей: монокристаллические, поликристаллические и тонкопленочные.

Монокристаллические солнечные панели

Монокристаллические солнечные панели — это тип фотоэлектрических (PV) панелей, изготовленных из монокристаллической структуры кремния. Они изготавливаются из слитков кремния высокой чистоты, разрезаемых на пластины для формирования солнечных элементов. 

Существует два вида монокристаллических панелей:

Панели пассивированного эмиттера и заднего контакта (PERC): Панели PERC эффективны за счет более эффективного использования света внутри ячейки.

Двусторонние панели: Двусторонние панели могут поглощать свет с обеих сторон панели, используя отраженный свет (альбедо) от поверхностей под панелью.

Монокристаллические солнечные панели известны своим гладким черным внешним видом, что делает их эстетически приятными для многих домовладельцев. Монокристаллические панели подходят как для жилых, так и для коммерческих целей, включая установку на крышах, автопарки и крупные солнечные фермы.

Поликристаллические солнечные панели

Поликристаллические солнечные панели, также известные как мультикристаллические или многокристаллические солнечные панели, представляют собой тип фотоэлектрических панелей, изготовленных из нескольких фрагментов кристаллов кремния, сплавленных вместе для формирования солнечных элементов. 

Поликристаллические панели имеют характерный синий цвет и поверхность, напоминающую мозаику. 

Они подходят как для жилого, так и для коммерческого использования, особенно когда основным фактором является стоимость и пространство не ограничено.

Тонкопленочные солнечные панели

Тонкопленочные солнечные панели — это тип фотоэлектрической технологии, которая использует очень тонкие слои поглощающего свет материала для преобразования солнечного света в электричество. Они изготавливаются путем нанесения одного или нескольких тонких слоев фотоэлектрического материала на подложку, например, стекло, пластик или металл.

Активные слои обычно имеют толщину от нескольких нанометров до нескольких микрометров, что намного тоньше, чем у традиционных кристаллических кремниевых солнечных элементов.

Распространенные типы тонкопленочных солнечных панелей включают в себя:

• Аморфный кремний (a-Si):Похож на состав монокристаллических и поликристаллических панелей, но представляет собой некристаллическую форму кремния.
• Теллурид кадмия (CdTe): Это стабильное кристаллическое соединение, образованное кадмием и теллуром.
• Селенид меди, индия, галлия (CIGS): Это четверное полупроводниковое соединение, состоящее из меди, индия, галлия и селена.

Тонкопленочные солнечные панели могут быть проще в установке из-за их легкого веса, некоторые типы имеют клейкую подложку для легкого применения. Идеально подходит для встроенных в здание фотоэлектрических систем, портативных устройств и крупных солнечных ферм.

Различия между солнечными панелями

Различные типы солнечных панелей имеют уникальные особенности. Понимание их различий может помочь вам выбрать подходящую для ваших нужд. Вот различия между тремя типами солнечных панелей.

Эффективность

• Монокристаллические солнечные панели: Монокристаллические панели являются наиболее эффективными из трех типов. Их эффективность обычно составляет от 17% до 22%. 

Высокая эффективность монокристаллических панелей объясняется тем, что они изготовлены из монокристаллической структуры кремния, что обеспечивает лучший поток электронов и преобразование энергии. 

• Поликристаллические солнечные панели: Поликристаллические панели имеют меньший диапазон эффективности по сравнению с монокристаллическими панелями. Их эффективность редко превышает 17%. 

Более низкая эффективность поликристаллических панелей обусловлена тем, что они изготовлены из множества сплавленных вместе фрагментов кремния, что создает больше препятствий для движения электронов внутри ячейки.

Несмотря на свою более низкую эффективность, поликристаллические панели в последние годы претерпели улучшения, сократив разрыв с монокристаллическими панелями. Эти достижения сделали поликристаллические панели жизнеспособным и экономически эффективным вариантом для многих установок.

• Тонкопленочные солнечные панели: Тонкопленочные панели, как правило, имеют самую низкую эффективность среди трех типов. 

Коммерчески доступные тонкопленочные панели обычно имеют эффективность в диапазоне от 10% до 13%. Однако важно отметить, что тонкопленочная технология достигла значительных успехов в последние годы. Лабораторные прототипы достигли эффективности до 23,4%, хотя эти высокоэффективные версии пока не доступны на коммерческом рынке.

Емкость

• Монокристаллические солнечные панели: Монокристаллические панели обычно имеют самую высокую производительность среди трех типов.

 Большинство монокристаллических панелей на рынке сегодня имеют выходную мощность не менее 320 Вт, а некоторые модели достигают 375 Вт и выше. Такая высокая мощность обусловлена их монокристаллической кремниевой структурой, которая обеспечивает лучший поток электронов и преобразование энергии.

• Поликристаллические солнечные панели: Поликристаллические панели, как правило, имеют меньшую емкость по сравнению с монокристаллическими панелями.

 Их выходная мощность обычно колеблется от 240 Вт до 300 Вт. Однако достижения в области технологий привели к тому, что некоторые поликристаллические панели достигли мощности свыше 300 Вт, сократив разрыв с монокристаллическими панелями.

• Тонкопленочные солнечные панели: Тонкопленочные панели, как правило, имеют самую низкую емкость среди трех типов.

 Их выходная мощность может существенно различаться в зависимости от конкретной используемой технологии (аморфный кремний, теллурид кадмия или селенид меди, индия, галлия). 

Расходы

• Монокристаллические солнечные панели: Монокристаллические панели обычно являются самым дорогим вариантом среди трех типов. Эта более высокая стоимость обусловлена в первую очередь сложным процессом их производства и использованием в их производстве высокочистого кремния.

Производство монокристаллических панелей включает создание больших цилиндрических монокристаллических кремниевых слитков, которые затем разрезаются на тонкие пластины. Этот процесс энергоемкий и приводит к некоторому количеству отходов кремния, что способствует повышению стоимости. 

• Поликристаллические солнечные панели: Поликристаллические панели, как правило, менее дороги, чем монокристаллические панели. Эта более низкая стоимость обусловлена более простым производственным процессом и использованием кремния более низкого качества.

Производство поликристаллических панелей включает плавление сырого кремния и заливку его в квадратную форму, которая затем охлаждается и разрезается на пластины. Этот процесс менее энергоемкий и производит меньше отходов по сравнению с монокристаллическим производством. 

• Тонкопленочные солнечные панели: Тонкопленочные панели, как правило, являются наименее дорогим вариантом изначально. Однако их стоимость может значительно варьироваться в зависимости от конкретной используемой технологии (аморфный кремний, теллурид кадмия или селенид меди, индия и галлия).

Процесс производства тонкопленочных панелей менее сложен, чем кристаллических кремниевых панелей, и включает нанесение тонких слоев фотоэлектрического материала на подложку. Этот процесс менее энергоемкий и использует меньше материала, что способствует снижению производственных затрат.

При сравнении затрат важно учитывать не только цены на панели, но и общие затраты на систему. Хотя монокристаллические панели дороже за ватт, для них может потребоваться меньше панелей, что потенциально снижает затраты на другие компоненты системы, такие как стеллажи, проводка и рабочая сила. 

Космос

• Монокристаллические солнечные панели: Монокристаллические панели являются наиболее компактными среди трех типов. Их высокая эффективность означает, что они могут генерировать больше энергии на меньшей площади. 

Пространственная эффективность монокристаллических панелей особенно выгодна в жилых помещениях, где пространство на крыше часто ограничено. Это позволяет домовладельцам максимизировать производство солнечной энергии даже при ограничениях на доступную площадь установки.

• Поликристаллические солнечные панели: Поликристаллические панели имеют более низкую эффективность пространства по сравнению с монокристаллическими панелями. Их эффективность обычно составляет от 13% до 16%, что означает, что им требуется больше места для производства того же количества энергии, что и монокристаллические панели.

Хотя поликристаллические панели требуют больше места, разница не слишком велика. Для многих жилых и коммерческих установок с достаточным пространством на крыше немного более низкая эффективность использования пространства поликристаллическими панелями может компенсироваться их более низкой стоимостью, что делает их жизнеспособным вариантом.

• Тонкопленочные солнечные панели: Тонкопленочные панели, как правило, имеют самую низкую эффективность использования пространства среди трех типов. 

Тонкопленочным панелям требуется значительно больше места для производства того же количества электроэнергии, что и панелям из кристаллического кремния. 

Однако они гибкие и легкие, что позволяет устанавливать их на более широком спектре поверхностей, включая изогнутые крыши или фасады. В крупномасштабных наземных установках, где пространство не является существенным ограничением, более низкая стоимость тонкопленочных панелей может сделать их экономически выгодным вариантом, несмотря на их меньшую эффективность использования пространства.

Прочность

• Монокристаллические солнечные панели: Монокристаллические панели обычно считаются наиболее долговечными среди трех типов. 

Изготовленные из монокристаллической структуры кремния, эти панели имеют более однородную и стабильную внутреннюю структуру, что способствует их долговечности.

А высокочистый кремний, используемый в монокристаллических панелях, делает их более устойчивыми к воздействию окружающей среды.

• Поликристаллические солнечные панели: Поликристаллические панели также довольно долговечны, хотя и немного менее долговечны, чем монокристаллические панели. 

Изготовлены из нескольких фрагментов кремния, сплавленных вместе, что может привести к несколько более низкой структурной целостности по сравнению с монокристаллическими панелями.

• Тонкопленочные солнечные панели: Тонкопленочные панели, как правило, имеют самую низкую долговечность среди трех типов. 

Тонкие слои фотоэлектрического материала, нанесенные на подложку, могут быть более восприимчивы к воздействию окружающей среды.

Некоторые тонкопленочные технологии хорошо работают при высоких температурах и слабом освещении, но в целом они могут быть более восприимчивы к факторам окружающей среды.

Соображения по выбору солнечных панелей

При выборе солнечных панелей важно учитывать ваши конкретные предпочтения и потребности.

Потребности в энергии:

Оцените потребление энергии в вашем домохозяйстве. 

Просмотрите свои счета за электроэнергию, чтобы определить среднемесячное потребление. Это поможет вам определить размер необходимой вам солнечной системы. Если у вас высокие потребности в энергии, вы можете склониться к высокоэффективным монокристаллическим панелям, чтобы максимизировать выходную мощность в ограниченном пространстве.

Климат и погодные условия

Учитывайте местный климат.

В районах с высокими температурами монокристаллические панели обычно работают лучше из-за более низкого температурного коэффициента. Это означает, что они теряют меньше эффективности при повышении температуры. Если вы живете в районе с частой облачностью или пасмурными условиями, рассмотрите панели, которые хорошо работают в условиях низкой освещенности.

Характеристики крыши

Примите во внимание ориентацию, угол наклона и структурную целостность вашей крыши. 

Крыши, выходящие на юг, в Северном полушарии идеально подходят для солнечных панелей. Если ваша крыша не ориентирована оптимально, вам могут понадобиться панели с более высокой эффективностью для компенсации. Также убедитесь, что ваша крыша может выдержать вес выбранного типа панелей.

Тщательно рассмотрев эти факторы применительно к вашей конкретной ситуации, вы сможете принять обоснованное решение о выборе солнечных панелей, наиболее соответствующих вашим потребностям.