Солнечные панели : Что такое солнечные панели?

Что такое солнечные панели?

Фотоэлектрические (PV) элементы, часто известные как солнечные элементы, используются в солнечных панелях для преобразования солнечного света в электричество.

Затем эту мощность можно подключить к электросети в вашем доме.

Солнечная техника довольно древняя; тем не менее, хотя основные принципы остаются прежними, эффективность солнечных панелей за последние годы существенно повысилась.

Подавляющее большинство солнечных элементов изготовлено из кремния, эффективность и стоимость которого повысились по мере перехода от аморфного (некристаллического) к поликристаллическому и кристаллическому (монокристаллическому) кремнию.

В отличие от топливных элементов или батарей, солнечные элементы не используют химические реакции и не нуждаются в топливе для выработки электроэнергии, и они не имеют движущихся частей, в отличие от электрических генераторов.

Солнечные элементы можно сгруппировать в массивы, которые представляют собой огромные группы элементов.

Эти массивы состоят из тысяч отдельных ячеек.

Они могут работать как центральные электростанции, преобразовывая солнечный свет в электричество и распределяя его среди коммерческих, промышленных и бытовых потребителей.

Домовладельцы поместили солнечные элементы в значительно меньшие конструкции на своих крышах, известные как панели солнечных батарей или просто солнечные панели, чтобы заменить или дополнить свой обычный источник энергии.

Панели солнечных батарей также используются для снабжения электроэнергией многих отдаленных земных регионов, где обычные источники электроэнергии либо недоступны, либо чрезмерно дороги в строительстве.

Как работают солнечные панели?

Солнечные панели собирают и преобразуют чистую возобновляемую энергию солнечного света в электричество, которое впоследствии можно использовать для электрических нагрузок.

Солнечные панели состоят из нескольких солнечных элементов, каждый из которых состоит из слоев кремния, фосфора (который дает отрицательный заряд) и бора (дает положительный заряд).

Фотоны поглощаются солнечными панелями, которые генерируют электрический ток.

Энергия, выделяющаяся при столкновении фотонов с поверхностью солнечной панели, заставляет электроны выталкиваться с атомных орбит и разряжаться в электрическое поле, создаваемое солнечными элементами, которое впоследствии втягивает эти свободные электроны в направленный ток.

Фотоэлектрический эффект относится ко всему процессу.

Среднее домашнее хозяйство имеет более чем достаточно места на крыше для размещения необходимого количества солнечных панелей для выработки солнечной электроэнергии, достаточной для удовлетворения своих потребностей в электроэнергии.

Избыточная выработка электроэнергии подается в основную электросеть, которая окупается сокращением потребления электроэнергии в ночное время.

Солнечная батарея вырабатывает энергию в течение дня, которая впоследствии используется в доме ночью в хорошо сбалансированной системе, подключенной к сети.

Владельцы солнечных генераторов могут получить компенсацию, если их система вырабатывает больше энергии, чем требуется в доме, благодаря программам чистых измерений.

Контроллер заряда, аккумуляторная батарея и, в большинстве случаев, инвертор - необходимые компоненты в автономных солнечных системах.

Контроллер заряда передает электричество постоянного тока от солнечной батареи в аккумуляторную батарею.

Затем мощность передается от аккумуляторной батареи к инвертору, преобразуя постоянный ток в переменный ток (AC), который могут использовать приборы без постоянного тока.

Размеры солнечных панелей позволяют удовлетворить самые высокие требования к электрической нагрузке с помощью инвертора.

Переменный ток может питать нагрузки в домах и на предприятиях, в транспортных средствах для отдыха и на лодках, в удаленных домиках, коттеджах или жилых домах и многое другое.

Какие бывают типы солнечных панелей?

Когда дело доходит до солнечных панелей, вы обычно думаете о стоимости, эстетике и энергоэффективности.

Несмотря на то, что все это важные соображения, есть один фактор, влияющий на все три панели солнечных батарей: тип солнечных панелей, которые вы выбираете.

Различные разновидности солнечных панелей, доступные сегодня на рынке, повлияют на стоимость установки и производства, а также на внешний вид панелей на вашей крыше.

Это один из наиболее важных факторов, которые следует учитывать при установке солнечных панелей.

Существует три разновидности солнечных панелей, каждая из которых имеет свой набор преимуществ и недостатков.

Поликристаллические, монокристаллические и тонкопленочные солнечные панели - это три вида солнечных панелей.

Лучшие солнечные панели для вас будут определяться вашим уникальным сценарием и тем, что, по вашему мнению, будут выполнять солнечные панели.

В этом руководстве мы рассмотрим многие типы солнечных панелей, их преимущества и недостатки, а также то, как выбрать подходящую для вас.

Монокристаллические солнечные панели

Как следует из названия, монокристаллические панели производятся из чистого кристалла кремния, нарезанного на множество пластин.

Их легко отличить по темно-черному цвету, который указывает на то, что они сделаны из чистого кремния.

Монокристаллические панели на сегодняшний день являются наиболее компактными и долговечными из трех типов солнечных панелей благодаря использованию чистого кремния.

Однако за это приходится платить: при производстве одной монокристаллической ячейки тратится значительное количество кремния, иногда превышающее 50%.

В результате ценник достаточно высок.

Поликристаллические солнечные панели

Они, как следует из этого термина, состоят из множества кристаллов кремния, а не из одного.

Произведено плавление кремниевых фрагментов и их заливка в квадратную форму.

Это делает поликристаллические элементы более дешевыми, так как в них мало отходов, что придает им характерную квадратную форму.

Однако, поскольку их чистота кремния и структура ниже, чем у монокристаллических панелей, они менее эффективны в производстве энергии и в космосе.

Они также обладают пониженной термостойкостью, что делает их менее эффективными в условиях высоких температур.

Тонкопленочные солнечные панели

Тонкопленочные солнечные панели, в отличие от поликристаллических и монокристаллических солнечных панелей, изготавливаются из различных материалов.

Теллурид кадмия (CdTe) является наиболее распространенным материалом для тонкопленочных солнечных панелей.

Производители вставляют слой CdTe между прозрачными проводящими слоями, который помогает улавливать солнечный свет при создании такого рода тонкопленочных панелей.

Этот вид тонкопленочной техники также имеет сверху защитный стеклянный слой.

Аморфный кремний (a-Si), структура которого сопоставима со структурой поликристаллических и монокристаллических панелей, также может использоваться для изготовления тонкопленочных солнечных панелей.

Несмотря на то, что эти тонкопленочные панели содержат кремний, они не состоят из прочных кремниевых пластин.

Они сделаны из некристаллического кремния, нанесенного поверх пластика, стекла или металла.

Наконец, панели CIGS (селенид меди, индия, галлия) представляют собой распространенную тонкопленочную технологию.

Все четыре части панелей CIGS зажаты между двумя проводящими слоями (пластик, алюминий, стекло или сталь), а электроды на передней и задней части материала улавливают электрические токи.

Как выглядят различные типы солнечных панелей?

Внешний вид каждого типа солнечной панели различается из-за различий в материалах и производстве:

Монокристаллические солнечные панели

Скорее всего, это монокристаллическая панель, если вы столкнетесь с солнечной панелью с черными элементами.

Из-за того, как свет взаимодействует с чистым кристаллом кремния, эти ячейки кажутся черными.

В то время как солнечные элементы черные, задние листы и рамы монокристаллических солнечных панелей бывают разных цветов.

Задний лист солнечной панели обычно черный, серебристый или белый, а металлические рамы обычно черные или серебристые.

Поликристаллические солнечные панели

В отличие от монокристаллических солнечных элементов, поликристаллические солнечные элементы имеют голубоватый оттенок из-за того, что свет отражается от кремниевых фрагментов в элементе иначе, чем от пластины из чистого монокристаллического кремния.

Поликристаллические панели, как и монокристаллические панели, имеют отличные цветные задние листы и рамы.

Каркасы поликристаллических панелей обычно серебристые, а задние листы - серебристые или белые.

Тонкопленочные солнечные панели

Что касается тонкопленочных солнечных панелей, то их тонкость и низкий профиль являются наиболее отличительными эстетическими особенностями.

Тонкопленочные панели обычно тоньше, чем другие виды панелей, как следует из их названия.

Это происходит потому, что ячейки в панелях в 350 раз тоньше кристаллических пластин, используемых в поликристаллических и монокристаллических солнечных батареях.

Хотя тонкопленочные элементы могут быть намного тоньше по сравнению с обычными солнечными элементами, общая толщина тонкопленочной панели может быть аналогична толщине поликристаллической или монокристаллической солнечной панели, если она содержит толстый каркас.

По-прежнему существуют клеящиеся тонкопленочные солнечные панели, которые максимально плотно прилегают к поверхности крыши, но есть и другие тонкопленочные солнечные панели, более прочные и имеющие рамы толщиной до пятидесяти миллиметров.

Тонкопленочные солнечные панели бывают разных цветов, в том числе синего и черного, в зависимости от материала, из которого они состоят.

Эффективность и мощность солнечных панелей

Количество энергии, которое может генерировать каждый вид солнечной панели, различается.

Поликристаллические и монокристаллические солнечные панели

Монокристаллические панели обладают лучшим КПД и мощностью среди панелей любого типа.

Монокристаллические солнечные панели могут достигать эффективности более 20%, в то время как поликристаллические солнечные панели часто достигают эффективности от 15 до 17%.

Монокристаллические солнечные панели производят больше энергии, чем другие виды панелей, благодаря своей эффективности и потому, что они доступны в модулях большей мощности.

Большинство монокристаллических солнечных панелей имеют мощность более 300 Вт (Вт), а некоторые из них в последнее время превышают 400 Вт.

Мощность поликристаллических солнечных панелей ниже.

Это не означает, что поликристаллические и монокристаллические солнечные панели физически несопоставимы; Фактически, оба типа солнечных панелей обычно имеют 60 кремниевых элементов, из которых доступны 72 или 96 разновидностей элементов (обычно для крупномасштабных установок).

Монокристаллические панели могут производить больше электроэнергии с тем же количеством ячеек.

Тонкопленочные солнечные панели

Тонкопленочные солнечные панели менее эффективны и имеют меньшую мощность, чем поликристаллические или монокристаллические панели.

Эффективность варьируется в зависимости от типа материала, используемого в ячейках, но обычно она составляет около 11%.

В отличие от поликристаллических и монокристаллических солнечных панелей, которые доступны со стандартными размерами ячеек 60, 72 и 96, тонкопленочная технология не позволяет.

В результате мощность одной тонкопленочной панели будет в значительной степени определяться ее физическим размером.

Поликристаллические и монокристаллические солнечные панели в среднем будут иметь более высокую мощность на квадратный фут, чем тонкопленочные панели.

Солнечные панели бывают разных ценовых категорий.

Поскольку методы производства поликристаллических, монокристаллических и тонкопленочных панелей различны, каждый тип панелей имеет разную цену.

Самый дорогой выбор - монокристаллические солнечные батареи.

Ожидается, что монокристаллические солнечные панели будут самыми дорогими из всех видов солнечных панелей.

В первую очередь это связано с производственным процессом: поскольку солнечные элементы состоят из монокристалла кремния, производители должны оплачивать затраты на изготовление этих кристаллов.

Этот метод, получивший название процесса Чохральского, потребляет много энергии и расходует кремний (который позже может быть использован для производства поликристаллических солнечных элементов).

Поликристаллические солнечные панели - хороший компромисс.

Солнечные панели из поликристаллических кристаллов зачастую дешевле монокристаллических.

Дело в том, что ячейки состоят из фрагментов кремния, а не из одного чистого кристалла кремния.

Это позволяет значительно упростить процесс производства ячеек, что экономит деньги как производителям, так и конечным пользователям.

Стоимость тонкопленочных солнечных батарей в основном определяется типом тонкопленочных солнечных батарей; Солнечные панели из CdTe, как правило, дешевле всего в производстве, тогда как солнечные панели из CIGS значительно дороже в производстве, чем CdTe или аморфный кремний.

Из-за требуемых дополнительных трудозатрат общая стоимость установки системы тонкопленочных солнечных панелей может быть меньше, чем установка системы поликристаллических и монокристаллических солнечных панелей, независимо от цен на сами панели.

Тонкопленочные солнечные панели менее трудозатратны в установке, поскольку они легче и легче маневрируют, что значительно упрощает монтажникам возможность поднимать панели на крыши и закреплять их на месте.

Это приводит к снижению затрат на рабочую силу, что может способствовать более доступной солнечной установке в целом.

Какой тип солнечной панели лучше всего подходит для вашей установки?

Большая часть вашего решения относительно того, какую солнечную панель вы хотите использовать для своей системы, будет основываться на деталях ситуации и собственности.

Поликристаллические, монокристаллические и тонкопленочные панели имеют свои преимущества и недостатки, и лучший вариант для вас зависит от собственности и целей вашего солнечного проекта.

Установка более дешевых и низкоэффективных поликристаллических панелей может заранее сэкономить деньги для владельцев недвижимости, у которых много места для солнечных батарей.

Установка высокоэффективных монокристаллических солнечных панелей - хороший вариант, если у вас ограниченное пространство и вы хотите сэкономить на счетах за электроэнергию.

Когда дело доходит до тонкопленочных солнечных панелей, они чаще всего используются при установке на огромной коммерческой крыше, которая не может выдержать дополнительный вес типичного солнечного оборудования.

Поскольку на них больше места для размещения тонкопленочных панелей, эти виды крыш также могут позволить себе меньшую эффективность.

Тонкопленочные панели также могут быть полезны для портативных солнечных систем, таких как те, что используются в жилых автофургонах или лодках.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Вот несколько часто задаваемых вопросов о солнечных батареях.

Как работают солнечные панели и батареи?

Солнечные батареи позволяют потреблять электроэнергию сразу после ее создания.

С другой стороны, теперь доступны солнечные батареи для хранения энергии, вырабатываемой вашими панелями в течение дня, чтобы вы могли использовать ее позже.

Солнечные батареи бывают разных форм и размеров, каждая со своим набором характеристик и возможностей.

Некоторые из них имеют размер автомобильного аккумулятора, а другие - размер генератора или стиральной машины.

Большинство людей, которые устанавливают солнечные панели, делают это без батареи, потому что они хотят использовать энергию из электросети, когда панели не производят электричество.

Солнечные батареи обычно используются людьми, которые стремятся жить вне сети.

Как солнечные панели работают вне сети?

Термин «вне сети» относится к местоположению, которое не подключено к национальной сети.

В результате для работы автономных солнечных панелей требуется аккумуляторная батарея.

Автономная система должна быть способна:

• Производить достаточно энергии круглый год

• Иметь достаточную емкость аккумулятора, чтобы удовлетворить потребности домашнего хозяйства.

Поскольку обслуживание аккумуляторов, инверторов и резервных генераторов обходится дорого, эти системы часто можно найти только в изолированных местах, где подключение к энергосети нецелесообразно.

Солнечные панели эффективны?

Солнечные панели никогда не бывают эффективными на 100%, потому что условия никогда не бывают идеальными.

Большинство домашних панелей имеют КПД 20%, что может показаться низким, но достаточным для покрытия большей части (если не всего) использования энергии в домашнем хозяйстве.

По мере развития сектора солнечных технологий мы можем ожидать, что в будущем бытовые солнечные системы станут более эффективными.

Можно ли установить солнечные панели на плоской крыше?

Солнечные панели могут работать на плоских крышах так же эффективно, как и на наклонных крышах, потому что в них используются специальные монтажные рамы, которые позволяют наклонять их под наилучшим возможным углом.

У плоских крыш есть дополнительные преимущества, заключающиеся в том, что к ним легче добраться, что значительно упрощает установку и обслуживание панелей; они не требуют удаления плитки, что делает панели менее заметными с улицы.

Солнечные батареи работают в темноте или ночью?

Нет, солнечные батареи не очень эффективны в ночное время.

Однако хранить солнечные панели, генерируемые в течение дня, теперь проще, чем когда-либо.

Самый распространенный метод - использовать батареи, которые становятся все более доступными и экономичными, поскольку их цены продолжают падать год за годом.

Можно ли использовать солнечные батареи в пасмурные дни?

Да, это так.

Для нормальной работы панелей будет достаточно обычного дневного света.

Хотя они более плодовиты в ясные солнечные дни и летом, когда световой день более продолжительный, они не требуют интенсивного яркого солнечного света.

Они также лучше работают в областях с меньшим облачностью.