Типы солнечных панелей: какой лучше выбрать?

Вы знали мировые энергетические потребности в течение одного года могут быть покрыты за счет солнечной энергии всего за одну минуту? Фактически, в течение 24 часов Солнце способно генерировать больше энергии, чем все население потребляет за 27 лет.

Таким образом, солнечная энергия является не только действительно надежный и долговечный источник энергии но и очень экономичный и эффективный один, если выбранные типы солнечных панелей и окружающая среда идеально подходят друг к другу. Такие многообещающие перспективы выросли в отрасли, которая приложила много усилий для разработки эффективных методов для генерировать, использовать и хранить солнечную энергию используя различные типы солнечных панелей и преобразовывая солнечный свет в ценную электроэнергию.

Глядя на приведенный ниже график, становится легко увидеть быстрый рост производство солнечной фотоэлектрической энергии что имело место в течение последних нескольких лет в Соединенном Королевстве. В течение одного года (2014-2015) производство солнечной фотоэлектрической энергии увеличилось почти на 87%.

Лишь немногие знают о различных технологиях, существующих на рынке солнечной энергии, таких как солнечное тепло и солнечное водонагревание.

В то время как эти альтернативы классическим типам солнечных панелей в основном используются для нагрева воды, следующие параграфы дают более подробное представление о различных типах солнечных панелей, которые используются для производства экологически чистой электроэнергии. Несколько десятилетий исследований, работы и разработок привели к широкий выбор различных типов солнечных панелей теперь доступны на рынке для солнечных батарей.

Чтобы дать более широкий обзор, GreenMatch собрал некоторую полезную информацию о наиболее общий и специальные виды солнечных батарей.

Тип солнечных батарей	Коэффициент эффективности	преимущества	Недостатки бонуса без депозита
Монокристаллические солнечные панели (Mono-SI)	~ 20%	Высокая эффективность; оптимизирован для коммерческого использования; высокая пожизненная ценность	Дорогостоящий
Поликристаллические солнечные панели (p-Si)	~ 15%	Самая низкая цена	Чувствителен к высоким температурам; меньший срок службы и немного меньшая эффективность использования пространства
Тонкопленочные: солнечные панели из аморфного кремния (A-SI)	~7-10%	Относительно низкие затраты; легко производить и гибко	более короткие гарантии и срок службы
Концентрированная фотоэлектрическая ячейка (CVP)	~ 41%	Очень высокая производительность и эффективность	Необходим солнечный трекер и система охлаждения (для достижения высокой эффективности)

Как классифицировать различные типы солнечных панелей

Различные типы солнечных панелей служат разным потребностям и целям. Чтобы получить краткий и общий обзор, ознакомьтесь с нашим исчерпывающим руководством по солнечным панелям. Подробное описание о различных типах солнечных батарей, продолжайте читать.

Учитывая, что солнечный свет можно использовать по-разному, будь то на Земле или в космосе, указывает на тот факт, что расположение, сама по себе является существенный фактор когда дело доходит до выбор одного из типов солнечных панелей над другим.

Различие между различными типами солнечных панелей часто означает различие между одиночные соединения и многоузловые солнечные батареи или первое, второе или третье поколение. Однопереходные и многопереходные различаются количеством слоев на солнечной панели, которые будут наблюдать за солнечным светом, тогда как классификация по поколениям основное внимание уделяется материалы и эффективность различных типов солнечных батарей.

Солнечные панели 1-го поколения

Это традиционные типы солнечных батарей изготовлены из монокристаллического кремния или поликремния и наиболее часто используемый в обычном окружении.

Монокристаллические солнечные панели (Mono-SI)

Этот тип солнечных панелей (из монокристаллического кремния) самый чистый. Их легко узнать по равномерный темный вид и закругленные края. Благодаря высокой чистоте кремния этот тип солнечной панели имеет один из самых высоких показатели эффективности, с новейшими достигая более 20%.

Монокристаллические панели обладают высокой выходной мощностью, занимают меньше места и служат дольше всех. Конечно, это также означает, что они самые дорогие из всех. Еще одно преимущество, которое следует учитывать, заключается в том, что они, как правило, немного меньше подвержены влиянию высоких температур по сравнению с поликристаллическими панелями.

Поликристаллические солнечные панели (Poly-SI)

Вы можете быстро отличить эти панели, потому что у этого типа солнечных панелей есть квадраты, его углы не срезаны, и у него есть синий, пятнистый вид, Они есть изготавливается путем плавления сырого кремния, Которая является быстрее и дешевле процесс, чем тот, который используется для монокристаллических панелей.

Это приводит к более низкой конечной цене, но и к снижению затрат (около 15%), низкая эффективность использования пространства и короткая продолжительность жизни так как они в большей степени подвержены влиянию высоких температур. Однако различия между моно- и поликристаллическими типами солнечных панелей не столь значительны и выбор будет сильно зависеть от вашей конкретной ситуации. Первый вариант предлагает немного более высокую эффективность использования пространства по немного более высокой цене, но выходная мощность в основном одинакова.

Солнечные панели 2-го поколения

Эти клетки относятся к разным тонкопленочные солнечные элементы и в основном используются для фотоэлектрических электростанций, встроенных в здания или небольшие солнечные системы.

Тонкопленочные солнечные элементы (TFSC)

Если вы ищете дешевле вариант, вы можете захотеть изучить тонкопленочные. Тонкопленочные солнечные панели изготавливаются путем размещения одной или нескольких пленок фотогальванического материала (например, кремния, кадмия или меди) на подложке. Эти типы солнечных панелей являются проще всего производить а экономия за счет масштаба делает их дешевле, чем альтернативы, поскольку для их производства требуется меньше материала.

Они также гибкие– что открывает много возможности альтернативного применения— и меньше подвержен влиянию высоких температур. Основная проблема в том, что они занимают много места, что обычно делает их не подходит для жилых помещений. Более того, они несут кратчайшие гарантии потому что их срок службы короче, чем у моно- и поликристаллических типов солнечных панелей. Тем не менее, они могут быть хорошим вариантом для выбора среди различных типов солнечных панелей, где доступно много места.

Солнечная батарея из аморфного кремния (A-Si)

Вы когда-нибудь пользовались карманным калькулятором на солнечных батареях? Да? Тогда вы определенно видели эти типы солнечных панелей раньше. Солнечная батарея из аморфного кремния относится к разным типам солнечных панелей, которые в основном используются в таких карманных калькуляторах. Этот тип солнечной панели использует трехслойная технология, который является лучшим из разновидностей тонких пленок.

Просто чтобы дать краткое представление о том, что означает «тонкий», в данном случае мы говорим о толщине 1 мкм (одна миллионная метра). Имея КПД всего 7%, эти ячейки менее эффективны чем кристаллические кремниевые, которые имеют КПД около 18%, но преимущество заключается в том, что ячейки A-Si относительно дешевы.

Солнечные панели 3-го поколения

Солнечные панели 3-го поколения включают множество тонкопленочных технологий, но большинство из них все еще находятся в стадии разработки. фаза исследования или разработки. Некоторые из них производят электричество, используя органические материалы, другие используют неорганические вещества (например, CdTe).

Биогибридная солнечная батарея

Биогибридный солнечный элемент — это один из типов солнечных панелей, который все еще находится на стадии исследований. Его обнаружила группа экспертов из Университета Вандербильта. Идея новой технологии заключается в том, чтобы использовать фотосистема 1 и, следовательно, имитировать естественный процесс фотосинтеза. Если вы хотите узнать больше о том, как работает биогибридный солнечный элемент, читайте об этом в Американском журнале оптики и фотоники. Он более подробно объясняет, как работают эти клетки. Многие из материалов, используемых в этой ячейке, аналогичны традиционным методам, но только за счет объединения нескольких слоев фотосистемы 1 преобразование химической энергии в электрическую становится намного более эффективным (до 1000 раз более эффективным, чем типы 1-го поколения). солнечные панели).

Солнечная батарея на основе теллурида кадмия (CdTe)

Среди коллекции различных типов солнечных панелей эта фотогальваническая техника использует Теллурид кадмия, что позволяет производить солнечные элементы по относительно низкой цене и, следовательно, более короткий срок окупаемости (меньше, чем год). Из всех технологий солнечной энергетики эта требует наименьшего количества воды для производства. Имея в виду короткое время окупаемости энергии, Солнечные элементы CdTe сведут ваш углеродный след к минимуму. Единственным недостатком использования теллурида кадмия является то, что он токсичный, при проглатывании или вдыхании. Особенно в Европе это один из самых серьезных барьеров, который необходимо преодолеть, поскольку многие люди очень обеспокоены использованием технологии, лежащей в основе этого типа солнечных панелей.

Концентрированная фотоэлектрическая ячейка (CVP и HCVP)

Концентрированные фотоэлектрические элементы генерируют электроэнергию так же, как и обычные фотоэлектрические системы. Те многоузловой типы солнечных панелей имеют КПД до 41%, который среди всех фотоэлектрических систем пока является самым высоким.

Название таких ячеек CVP связано с тем, что делает их такими эффективными по сравнению с другими типами солнечных панелей: криволинейные зеркальные поверхности, линзы и иногда даже системы охлаждения используются для связывания солнечных лучей и, таким образом, повышения их эффективности.

Таким образом, клетки CVP стали одним из самый эффективный солнечные панели с высокой производительностью и коэффициентом полезного действия до 41%. Что остается, так это то, что такие солнечные панели CVP могут быть столь же эффективными только в том случае, если они обращены к солнцу под идеальным углом. Для достижения таких высоких показателей эффективности солнечный трекер внутри солнечной панели отвечает за следуя за солнцем.

Если вы хотите узнать больше о различных типах солнечных панелей и других вариантах экологически чистой энергии, просто заполните необязательную форму вверху и воспользуйтесь нашим простым и бесплатным сервисом. Greenmatch может предоставить вам до 4 котировок от проверенных и высококачественныхкачественные поставщики.

Аскари Мохаммад Багер, Мирзаи Махмуд Абади Вахид, Мирхабиби Мохсен. Типы солнечных батарей и применение. Американский журнал
Оптика и фотоника. Том. 3, № 5, 2015. С. 94-113. doi: 10.11648/j.ajop.20150305.17

Виды солнечных батарей: какой лучше выбрать?

Три наиболее распространенных типа солнечных панелей на рынке — это монокристаллические, поликристаллические и тонкопленочные солнечные панели. Что лучше всего подходит для ваших конкретных потребностей?

Большинство представленных сегодня на рынке солнечных панелей для жилых солнечных энергетических систем можно разделить на три категории: монокристаллические солнечные панели, поликристаллические солнечные панели и тонкопленочные солнечные панели.

Солнечные элементы, из которых состоит панель, определяют ее тип. Каждый тип солнечных элементов имеет разные характеристики, что делает определенные панели более подходящими для разных ситуаций.

Мы создали полное руководство по монокристаллическим, поликристаллическим и тонкопленочным солнечным панелям, чтобы помочь вам решить, какой тип подходит для вашего дома.

Основные вынос

• Солнечные панели бывают трех типов: монокристаллические, поликристаллические и тонкопленочные.
• Монокристаллические солнечные панели очень эффективны и имеют элегантный дизайн, но имеют более высокую цену, чем другие солнечные панели.
• Поликристаллические солнечные панели дешевле, чем монокристаллические, однако они менее эффективны и не так эстетичны.
• Тонкопленочные солнечные панели являются самыми дешевыми, но имеют самый низкий рейтинг эффективности и требуют много места для удовлетворения ваших потребностей в энергии.
• Марка солнечных панелей и выбранная вами компания по установке солнечных батарей гораздо важнее, чем тип солнечной панели, которую вы устанавливаете.

На этой странице

Узнайте, сколько вы можете сэкономить ежемесячно, установив солнечные панели на крыше

Три типа солнечных батарей

монокристаллический

Монокристаллические солнечные панели являются наиболее популярными солнечными панелями, используемыми сегодня в установках солнечных панелей на крышах..

Солнечные элементы из монокристаллического кремния изготавливаются с использованием так называемого метода Чохральского, в котором «затравочный» кристалл кремния помещается в расплавленный чан с чистым кремнием при высокой температуре.

Этот процесс формирует единый кристалл кремния, называемый слитком, который нарезается на тонкие кремниевые пластины, которые затем используются в солнечных модулях.

Забавный факт! Существует более одного типа монокристаллических солнечных панелей.

В настоящее время на рынке представлено несколько разновидностей монокристаллических солнечных панелей на выбор. Пассивированные эмиттерные и задние контактные ячейки, чаще называемые ячейками PERC, становятся все более популярными монокристаллическими вариантами. Ячейки PERC проходят другой процесс производства и сборки, который увеличивает количество электроэнергии, которую могут производить ячейки.

Двусторонние солнечные панели, еще одна монокристаллическая технология, могут генерировать электричество как на передней, так и на задней стороне модуля, и набирают популярность в коммерческих наземных приложениях.

Поликристаллический

Поликристаллические панели, иногда называемые «мультикристаллическими панелями», популярны среди домовладельцев, желающих установить солнечные панели с ограниченным бюджетом..

Подобно монокристаллическим панелям, поликристаллические панели состоят из кремниевых солнечных элементов. Однако процесс охлаждения отличается, что приводит к образованию нескольких кристаллов, а не одного.

Поликристаллические панели, используемые в жилых домах, обычно содержат 60 солнечных элементов.

Тонкая пленка

Тонкопленочные солнечные элементы в основном используются в крупных коммунальных и промышленных солнечных установках из-за их более низких показателей эффективности..

Тонкопленочные солнечные панели изготавливаются путем нанесения тонкого слоя фотогальванического вещества на твердую поверхность, например стекло. Некоторые из этих фотогальванических веществ включают аморфный кремний (a-Si), селенид меди, индия, галлия (CIGS) и теллурид кадмия (CdTe). Каждый из этих материалов создает свой «тип» солнечной панели, однако все они попадают под зонтик тонкопленочных солнечных элементов.

В процессе производства фотогальваническое вещество образует тонкий легкий лист, который в некоторых случаях является гибким.

Тип солнечной панели по производительности

Высочайшая производительность: монокристаллический

Показатели эффективности монокристаллических солнечных панелей колеблются от 17% до 22%, что дает им звание самого эффективного типа солнечных панелей.. Более высокий рейтинг эффективности монокристаллических панелей делает их идеальными для домов с ограниченным пространством на крыше, поскольку вам потребуется меньше панелей для выработки необходимой электроэнергии.

Монокристаллические солнечные панели обязаны производственному процессу своей эффективностью. Поскольку монокристаллические солнечные элементы состоят из монокристалла кремния, электроны могут легко проходить через элемент, повышая общую эффективность.

Мало того, что монокристаллические панели имеют самые высокие рейтинги эффективности, они, как правило, также имеют самые высокие рейтинги мощности. Большинство монокристаллических панелей, представленных сегодня на рынке, имеют выходную мощность не менее 320 Вт, но могут достигать 375 Вт и выше!

Производительность среднего уровня: поликристаллический

Рейтинги эффективности поликристаллических панелей обычно находятся в диапазоне от 15% до 17%.. Более низкие рейтинги эффективности связаны с тем, как электроны движутся через солнечный элемент. Поскольку поликристаллические ячейки содержат несколько кремниевых ячеек, электроны не могут двигаться так же легко, что снижает эффективность панели.

Более низкая эффективность поликристаллических панелей также означает, что они, как правило, имеют более низкую выходную мощность, чем монокристаллические панели, обычно в диапазоне от 240 Вт до 300 Вт. Некоторые поликристаллические панели имеют номинальную мощность выше 300 Вт.

Тем не менее, новые технологии и производственные процессы позволили повысить эффективность и номинальную мощность поликристаллических панелей за последние годы, постепенно сокращая разрыв в производительности между моно- и поликристаллическими панелями.

Самая низкая производительность: тонкая пленка

Тонкопленочные солнечные панели имеют невероятно низкий рейтинг эффективности. Еще несколько лет назад КПД тонких пленок исчислялся однозначными числами. Исследователи недавно достигли эффективности 23.4% с прототипами тонкопленочных элементов, но thin film panels that are commercially available generally have efficiency in the 10–13% range.

Чтобы удовлетворить ваши потребности в энергии, вам нужно будет установить больше тонкопленочных панелей на большой площади, чтобы производить такое же количество электроэнергии, как солнечные панели из кристаллического кремния. Вот почему тонкопленочные солнечные панели не подходят для жилых помещений с ограниченным пространством.

Забавный факт! Тонкопленочные панели имеют лучший температурный коэффициент

Несмотря на более низкие характеристики в большинстве других категорий, тонкопленочные панели, как правило, имеют лучший температурный коэффициент, а это означает, что при повышении температуры солнечной панели панель вырабатывает меньше электроэнергии. Температурный коэффициент говорит вам, насколько будет уменьшаться выходная мощность на каждый 1 * C свыше 25 * C, которую получает панель.

Стандартный температурный коэффициент для моно- и поликристаллических панелей обычно составляет от -0.3% до -0.5% на *C. С другой стороны, тонкопленочные панели составляют около -0.2% на * C, что означает, что тонкопленочные панели намного лучше справляются с теплом, чем другие типы панелей.

Рассчитайте срок окупаемости вашей солнечной панели

Тип солнечной панели по стоимости

Самая высокая стоимость: монокристаллические панели

Монокристаллические панели являются самыми дорогими из трех типов солнечных панелей из-за их производственного процесса и более высокой производительности..

Однако по мере совершенствования производственных процессов и технологии солнечных панелей в целом разница в цене между монокристаллическими и поликристаллическими панелями значительно сократилась. По данным Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли, монокристаллические солнечные панели сейчас продаются примерно на 0.05 доллара за ватт дороже, чем поликристаллические.

Средняя стоимость: поликристаллические панели

Исторически сложилось так, что поликристаллические панели были самым дешевым вариантом для домовладельцев, использующих солнечную энергию, без существенного ущерба для производительности панелей.. Низкие цены позволили поликристаллическим панелям занять значительную долю рынка бытовых солнечных установок в период с 2012 по 2016 год.

Но, как мы уже говорили ранее, ценовой разрыв между монокристаллическими и поликристаллическими панелями сокращается. Теперь все больше домовладельцев готовы заплатить немного более высокую цену, чтобы получить значительно более высокие показатели эффективности и мощности от монокристаллических панелей.

Самая низкая стоимость: тонкопленочные панели

Тонкопленочные солнечные панели имеют самую низкую стоимость по сравнению с другими типами солнечных панелей, в основном потому, что они проще в установке и требуют меньше оборудования.. Однако у них также есть значительно ниже производительности и требуют значительного количества места для производства электроэнергии, достаточной для питания дома.

Кроме того, тонкопленочные панели изнашиваются намного быстрее, чем панели других типов, а это означает, что их необходимо заменять чаще, что приводит к более долгосрочным текущим затратам.

Тип солнечной панели по внешнему виду

Наиболее привлекательные: тонкопленочные панели

Тонкопленочные панели имеют чистый, полностью черный вид. Их тонкая конструкция позволяет им ровно прилегать к крышам, поэтому они более плавно сливаются с ней. Фактически, с некоторыми тонкопленочными панелями трудно даже увидеть отдельные ячейки внутри панели. У них также, как правило, меньше проводки и сборных шин, а значит, меньше пустого пространства.

Однако, поскольку они настолько неэффективны, вам нужно будет покрыть свои вся крыша в тонкопленочных панелях – что может быть, а может и не быть в вашем стиле.

Внешний вид среднего уровня: монокристаллические панели

Монокристаллические панели имеют сплошной черный цвет, что делает их довольно незаметными на вашей крыше.. Но форма монокристаллических солнечных элементов приводит к тому, что на панели остается довольно много белого пространства. Некоторые производители обошли это с помощью черной упаковки или другой формы ячеек, но эти эстетические изменения могут повлиять как на цену, так и на производительность панелей.

В целом, монокристаллические панели по-прежнему выглядят гладкими, но они немного более выражены, чем панели из тонкой пленки.

Худший внешний вид: поликристаллические панели

Поликристаллические панели имеют тенденцию торчать, как больной палец. Процесс производства поликристаллических солнечных элементов придает элементам голубой мраморный вид. Это означает, что каждая отдельная поликристаллическая панель выглядит существенно иначе, чем соседняя. Большинство домовладельцев не слишком заинтересованы в эстетике поликристаллических панелей.

Забавный факт! Кристаллические панели более долговечны, чем тонкие пленки

Тонкопленочные панели, как правило, имеют более низкие рейтинги ветра и града, чем моно- и поликристаллические панели. Таким образом, несмотря на то, что тонкопленочные панели на первый взгляд могут выглядеть красиво, один сильный шторм может нанести значительный ущерб.

Какой тип солнечной панели лучше всего подходит для вашего дома?

Монокристаллические солнечные панели являются лучшим типом солнечных панелей для жилых солнечных установок..

Хотя вы заплатите немного более высокую цену, вы получите систему с утонченным внешним видом без необходимости жертвовать производительностью или долговечностью. Кроме того, высокая эффективность и выходная мощность, которые вы получаете с монокристаллическими панелями, могут обеспечить вам большую экономию в течение всего срока службы вашей системы.

Если у вас ограниченный бюджет, вам могут подойти поликристаллические панели. Мы не рекомендуем тонкопленочные солнечные панели для жилых помещений — их производительность и долговечность не оправдывают низкой стоимости, и маловероятно, что у вас будет достаточно места для установки такого количества тонкопленочных панелей, которое вам потребуется для покрытия вашего дома. бытовое потребление электроэнергии.

Факторы, которые следует учитывать, помимо типа солнечной панели

Есть две вещи, которые мы здесь, в SolarReviews, считаем более важными, чем тип солнечных фотоэлементов при выборе панелей для вашего дома: бренд солнечных панелей и поиск правильного установщика солнечных батарей.

Работа с высококачественным производителем солнечных панелей гарантирует, что вы установите на своей крыше отличный продукт, независимо от типа панели. Наш официальный рейтинг лучших брендов домашних солнечных панелей 2022 года может помочь вам определить, какие солнечные панели будут лучше всего работать на вашей крыше без ущерба для качества.

Возможно, Наиболее важными вещь, которую следует учитывать при переходе на солнечную энергию, – это установщик. Система солнечных батарей будет находиться на вашей крыше не менее 25 лет, поэтому вам нужен установщик, которому вы можете доверять в течение двух с лишним десятилетий! Мы рекомендуем местных авторитетных установщиков солнечных батарей с высокими оценками клиентов, поскольку они обеспечивают наиболее персонализированное обслуживание клиентов по солнечным проектам.

Типы солнечных панелей: плюсы и минусы

Эмили Роуд — научный писатель, коммуникатор и педагог с более чем 20-летним опытом работы со студентами, учеными и правительственными экспертами, чтобы помочь сделать науку более доступной и увлекательной. Она имеет степень бакалавра наук об окружающей среде и степень магистра. в среднем естественнонаучном образовании.

• Университет Теннесси

• Поделиться
• Twitter
• Pinterest
• Эл. адрес

Treehugger / Эллен Линднер

• Возобновляемая энергия
• Ископаемое топливо

В продаже есть три основных типа солнечных панелей: монокристаллические солнечные панели, поликристаллические солнечные панели и тонкопленочные солнечные панели. В настоящее время разрабатываются и другие многообещающие технологии, в том числе двусторонние панели, органические солнечные элементы, фотоэлектрические концентраторы и даже нанотехнологии, такие как квантовые точки.

Каждый из различных типов солнечных панелей имеет уникальный набор преимуществ и недостатков, которые потребители должны учитывать при выборе системы солнечных панелей.

Плюсы и минусы трех основных типов солнечных панелей
Монокристаллические солнечные панели	Поликристаллические солнечные панели	Тонкопленочные солнечные панели
Материалы	Чистый кремний	Кристаллы кремния сплавились вместе	Разнообразие материалов
Эффективность	24.4%	19.9%	18.9%
Цена	Умеренная	Наименее дорогой	Самый дорогой
Продолжительность жизни	самый длинный	Умеренная	самый короткий
Углеродный след производства	38.1 г CO2-экв/кВтч	27.2 г CO2-экв/кВтч	Всего 21.4 г CO2-экв/кВтч, в зависимости от типа

Монокристаллические солнечные панели

Благодаря своим многочисленным преимуществам монокристаллические солнечные панели сегодня являются наиболее часто используемыми солнечными панелями на рынке. Приблизительно 95% продаваемых сегодня солнечных элементов используют кремний в качестве полупроводникового материала. Кремний распространен, стабилен, нетоксичен и хорошо работает с установленными технологиями производства электроэнергии.

Первоначально разработанные в 1950-х годах, солнечные элементы из монокристаллического кремния изготавливаются путем создания слитка высокочистого кремния из затравки чистого кремния с использованием метода Чохральского. Затем из слитка вырезается монокристалл, в результате чего получается кремниевая пластина толщиной примерно 0.3 миллиметра (0.011 дюйма).

Монокристаллические солнечные элементы медленнее и дороже в производстве, чем другие типы солнечных элементов, из-за точного способа изготовления слитков кремния. Чтобы вырастить однородный кристалл, температура материалов должна поддерживаться очень высокой. В результате необходимо использовать большое количество энергии из-за потери тепла кремниевой затравкой, которая происходит на протяжении всего производственного процесса. До 50 % материала может быть потеряно в процессе резки, что приводит к увеличению производственных затрат для производителя.

Но эти типы солнечных элементов сохраняют свою популярность по ряду причин. Во-первых, они имеют более высокую эффективность, чем солнечные элементы любого другого типа, потому что они сделаны из монокристалла, что позволяет электронам легче проходить через элемент. Поскольку они настолько эффективны, они могут быть меньше, чем другие системы солнечных панелей, и при этом генерировать такое же количество электроэнергии. Они также имеют самый длительный срок службы среди всех типов солнечных панелей, представленных сегодня на рынке.

Одним из самых больших недостатков монокристаллических солнечных панелей является стоимость (из-за производственного процесса). Кроме того, они не так эффективны, как другие типы солнечных панелей, в ситуациях, когда свет не падает на них напрямую. А если они покрываются грязью, снегом или листьями, или если они работают при очень высоких температурах, их эффективность снижается еще больше. В то время как монокристаллические солнечные панели остаются популярными, низкая стоимость и растущая эффективность других типов панелей становятся все более привлекательными для потребителей.

Поликристаллические солнечные панели

Как следует из названия, поликристаллические солнечные панели состоят из ячеек, образованных из нескольких невыровненных кристаллов кремния. Эти солнечные элементы первого поколения производятся путем плавления кремния солнечного качества и отливки его в форму для затвердевания. Затем формованный кремний нарезается на пластины, которые используются в солнечной панели.

Поликристаллические солнечные элементы дешевле в производстве, чем монокристаллические, потому что они не требуют времени и энергии, необходимых для создания и резки монокристалла. И хотя границы, созданные зернами кристаллов кремния, создают барьеры для эффективного потока электронов, они на самом деле более эффективны в условиях низкой освещенности, чем монокристаллические ячейки, и могут поддерживать выходную мощность, даже если не направлены прямо на солнце. В конечном итоге они имеют примерно одинаковую общую выработку энергии из-за этой способности поддерживать производство электроэнергии в неблагоприятных условиях.

Ячейки поликристаллической солнечной панели больше, чем их монокристаллические аналоги, поэтому панели могут занимать больше места для производства того же количества электроэнергии. Они также не так прочны и долговечны, как другие типы панелей, хотя разница в долговечности невелика.

Тонкопленочные солнечные панели

Высокая стоимость производства кремния солнечного качества привела к созданию нескольких типов солнечных элементов второго и третьего поколения, известных как тонкопленочные полупроводники. Для тонкопленочных солнечных элементов требуется меньший объем материалов, часто используется слой кремния толщиной всего один микрон, что составляет примерно 1/300 ширины моно- и поликристаллических солнечных элементов. Кремний также имеет более низкое качество, чем кремний, используемый в монокристаллических пластинах.

Многие солнечные элементы сделаны из некристаллического аморфного кремния. Поскольку аморфный кремний не обладает полупроводниковыми свойствами кристаллического кремния, он должен быть объединен с водородом, чтобы проводить электричество. Солнечные элементы из аморфного кремния являются наиболее распространенным типом тонкопленочных элементов, и их часто можно найти в электронике, такой как калькуляторы и часы.

Другие коммерчески жизнеспособные тонкопленочные полупроводниковые материалы включают теллурид кадмия (CdTe), диселенид меди, индия, галлия (CIGS) и арсенид галлия (GaAs). Слой полупроводникового материала наносится на недорогую подложку, такую ​​как стекло, металл или пластик, что делает его более дешевым и более адаптируемым, чем другие солнечные элементы. Скорость поглощения полупроводниковых материалов высока, что является одной из причин, по которой они используют меньше материала, чем другие элементы.

Производство тонкопленочных элементов намного проще и быстрее, чем солнечные элементы первого поколения, и для их изготовления можно использовать множество методов, в зависимости от возможностей производителя. Тонкопленочные солнечные элементы, такие как CIGS, могут быть нанесены на пластик, что значительно снижает их вес и повышает гибкость. CdTe отличается тем, что является единственной тонкой пленкой, которая имеет более низкую стоимость, более длительный срок окупаемости, меньший углеродный след и меньшее потребление воды в течение срока службы, чем все другие солнечные технологии.

Однако недостатки тонкопленочных солнечных элементов в их нынешнем виде многочисленны. Кадмий в элементах CdTe очень токсичен при вдыхании или проглатывании и может попасть в землю или водоснабжение, если не обращаться должным образом во время утилизации. Этого можно было бы избежать, если бы панели перерабатывались, но в настоящее время эта технология не так широко доступна, как должна быть. Использование редких металлов, подобных тем, которые содержатся в CIGS, CdTe и GaAs, также может быть дорогостоящим и потенциально ограничивающим фактором при производстве большого количества тонкопленочных солнечных элементов.

Другие типы

Разнообразие солнечных панелей намного больше, чем то, что в настоящее время представлено на коммерческом рынке. Многие новые типы солнечных технологий находятся в разработке, а старые типы изучаются на предмет возможного повышения эффективности и снижения стоимости. Некоторые из этих новых технологий находятся на экспериментальной стадии тестирования, в то время как другие доказываются только в лабораторных условиях. Вот некоторые из других типов солнечных панелей, которые были разработаны.

Двусторонние солнечные панели

Традиционные солнечные панели имеют солнечные элементы только на одной стороне панели. Двусторонние солнечные панели имеют солнечные элементы, встроенные с обеих сторон, чтобы они могли собирать не только падающий солнечный свет, но и альбедо или отраженный свет от земли под ними. Они также движутся вместе с солнцем, чтобы максимизировать количество времени, в течение которого солнечный свет может собираться с любой стороны панели. Исследование Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии показало повышение эффективности на 9% по сравнению с односторонними панелями.

Концентратор Фотоэлектрические технологии

Концентраторная фотогальваническая технология (CPV) использует оптическое оборудование и методы, такие как изогнутые зеркала, для экономичного концентрирования солнечной энергии. Поскольку эти панели концентрируют солнечный свет, им не нужно столько солнечных элементов для производства одинакового количества электроэнергии. Это означает, что эти солнечные панели могут использовать солнечные элементы более высокого качества при более низкой общей стоимости.

Органическая фотогальваника

Органические фотоэлектрические элементы используют небольшие органические молекулы или слои органических полимеров для проведения электричества. Эти элементы легкие, гибкие и имеют более низкую общую стоимость и воздействие на окружающую среду, чем многие другие типы солнечных элементов.

Перовскитные клетки

Кристаллическая структура перовскита светособирающего материала дала название этим клеткам. Они дешевы, просты в изготовлении и обладают высокой поглощающей способностью. В настоящее время они слишком нестабильны для крупномасштабного использования.

Сенсибилизированные красителем солнечные элементы (DSSC)

В этих пятислойных тонкопленочных ячейках используется специальный сенсибилизирующий краситель, который помогает потоку электронов создавать ток для производства электричества. Преимущество DSSC заключается в том, что они работают в условиях низкой освещенности и повышают эффективность при повышении температуры, но некоторые содержащиеся в них химические вещества замерзают при низких температурах, что делает устройство неработоспособным в таких ситуациях.

Квантовые точки

Эта технология была протестирована только в лабораториях, но она показала несколько положительных качеств. Ячейки с квантовыми точками изготавливаются из разных металлов и работают в наномасштабе, поэтому их отношение мощности к весу очень хорошее. К сожалению, они также могут быть очень токсичными для людей и окружающей среды, если с ними не обращаться и не утилизировать должным образом.

Почти все коммерчески продаваемые солнечные панели являются монокристаллическими, распространенными из-за их компактности, эффективности и долговечности. Также доказано, что монокристаллические солнечные панели более долговечны при высоких температурах.

Монокристаллические солнечные панели являются наиболее эффективными с показателями от 17% до 25%. В общем, чем более выровнены молекулы кремния солнечной панели, тем лучше панель будет преобразовывать солнечную энергию. Монокристаллическая разновидность имеет наиболее выровненные молекулы, потому что она вырезана из одного источника кремния.

Тонкопленочные солнечные панели, как правило, являются самыми дешевыми из трех имеющихся на рынке вариантов. Это потому, что они проще в производстве и требуют меньше материалов. Однако они также имеют тенденцию быть наименее эффективными.

Некоторые могут решить купить поликристаллические солнечные панели, потому что они дешевле, чем монокристаллические панели, и менее расточительны. Они менее эффективны и больше, чем их более распространенные аналоги, но вы можете получить больше отдачи от затраченных средств, если у вас достаточно места и доступ к солнечному свету.

Тонкопленочные солнечные панели легкие и гибкие, поэтому они могут лучше адаптироваться к нетрадиционным условиям строительства. Они также намного дешевле, чем другие типы солнечных панелей, и менее расточительны, поскольку используют меньше кремния.

Лученьо-Санчес, Хосе Антонио и др. «Материалы для фотогальваники: современное состояние и последние разработки». Международный журнал молекулярных наук, том. 20, нет. 4, 2019, стр. 976., doi:10.3390/ijms20040976

«Основы солнечных фотоэлектрических элементов». Министерство энергетики США, Управление по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии.

Байод-Рухула, Анхель Антонио. «Глава 8 — Солнечная фотогальваника (PV)». Производство солнечного водорода: процессы, системы и технологии, 2019, pp. 237-295., doi:10.1016/B978-0-12-814853-2.00008-4

Багер, Аскари Мухаммед и др. «Типы солнечных элементов и их применение». Американский журнал оптики и фотоники, том. 3, нет. 5, 2015, стр. 94-113., doi:10.11648/j.ajop.20150305.17