Солнечные панели

Солнечные панели или модули (батареи) - состоят из соеденённых последовательно, а иногда и параллельно-последовательно фото-электрических ячееек, Сами солнечные элементы изготавливаются из полупроводниковых материалов, которые напрямую преобразуют солнечный свет в электричество.

Солнечные панели бывают различных видов, но в основе выработки электроэнергии лежит кремний, правда в последнее время появились и другие типы. Но большая часть из выпускаемых солнечных панелей вырабатывают энергию на основе кремния. Кремний это полупроводник, он широко распространен на земле в виде песка, который является диоксидом кремния, также известного под именем кварцит. Кремний широко применяется в современной электронике, процессоры, транзисторы, из которых делается вся современная вычислительная техника сделаны на основе кремния.

Структура солнечного элемента

Солнечный элемент состоит из металлической подложки, на которую нанесён тыльный плюсовой контакт, на него нанесён тонкий слой полупроводника P типа. Далее идёт разделяющий. Следующий слой N типа. И завершает этот пирог сетка, собирающая плюсовые выводы N перехода. На элементы нанесено анти-отражающее покрытие, которое и придаёт элементам характерный темно-синий цвет.

Солнечные элементы разделяются по типу, бывают монокристаллические, поликристаллические, и из аморфного кремния (тонкопленочный). Различие между этими формами в том, как организованы атомы кремния в кристалле. Различные по типу элементы имеют разный КПД преобразования энергии света. Моно и поликристаллические элементы имеют почти одинаковый КПД, который выше, чем у солнечных элементов, изготовленных из аморфного кремния. Но КПД моно и поли может значительно разнится из-за качества изготовления элементов, в принципе это уместно ко всем типам солнечных элементов.

типы и виды солнечных батарей панелей

Моно-кристаллические элементы дороже в производстве так-как процесс выращивания кристаллов происходит при более высокой температуре, и процент очищения кремния составляет практически 100 %. К тому-же кристаллы выращиваются строго в одном направлении, что повышает кпд до 22-24% при направленном свете. Но эффективность таких элементов резко снижается когда свет падает не перпендикулярно, а под углом. КПД монокристаллических панелей для космической отрасли по некоторым данным достигло 38%, но КПД массово выпускаемых моно-панелей около 17-22%

Поли-кристаллические элементы дешевле в производстве так-как процесс образования кристаллов происходит при низкой температуре. Но кристаллы образуют неоднородную массу и разнонаправлены. Разнонаправленность кристаллов снижает КПД, но такие элементы лучше работают при ненаправленном и рассеянном свете. Из-за более низкого КПД поликристаллические панели имеют примерно на 10% больше площади, соответственно в пасмурную погоду они на 10% эффективнее чем моно. КПД массово выпускаемых поликристаллических панелей сейчас 12-18%.

Вообще чем хуже КПД тем больше нужно солнечных батарей, а вот цена будет примерно одинаковой так-как панели с высоким КПД дороже. Но в пасмурную погоду КПД в основном зависит от площади самих панелей, и чем больше их тем лучше. Но разница будет очень маленькой так-как мощность панелей при плотно затянутом тучами небе падает в 15-20 раз. И например если у вас панель на 100 ватт, то она будет выдавать всего 5-6 татт, и тут уже не важно что там лучше или хуже вырабатывает электроэнергию так-как разница в 10% даст в реале преимущество всего в 0,5 ватта. А если массив солнечных батарей будет на 2кВт, то разница будет всего в 10-20 ватт.

Аморфные солнечные панели имеют низкий КПД, около 6%, но они заметно ниже по цене, и имеют преимущество при рассеянном свете. Кремний в этих солнечных батареях расходуется значительно меньше так-как наносится методом напыления материала в вакууме. При этом наносить материал можно на стекло, пластик или металл. По-этому в основном гибкие солнечные панели именно аморфные. Но аморфный кремний значительно быстрее деградирует, и в первые два года панели могут потерять до 20% мощности, далее интенсивность снижения мощности замедляется.

В последние годы разработаны новые типы материалов для солнечных элементов. Например, тонкопленочные фотоэлектрические элементы из медь-индий-диселенида и из теллурида кадмия. Эти типы СП в последнее время также коммерчески используются. Технологии их производства постоянно развиваются. За последнее десятилетие КПД тонкопленочных элементов вырос примерно в 2 раза, и уже достигает 12%

Так-же последние технологии используют гибридные методы. Так появились элементы, которые имеют как кристаллический переход, так и тонкий полупрозрачный аморфный переход, расположенный над кристаллическим. Так как кристаллы и аморфный кремний наиболее эффективно преобразуют только часть спектра света, и эти спектры немного отличаются, применение таких гибридных элементов позволяет повысить общий КПД солнечного элемента.