ممارسة استخدام الوحدات الضوئية أحادية ومتعددة الكريستالات في الألواح الشمسية

ما هي الخلية الشمسية أحادية البلورية

لقد ذكرنا بالفعل أن هناك نوعين من الألواح: بولي وواحد بلوري. بادئ ذي بدء ، فكر في عنصر أحادي البلورة - إنه أغلى ثمناً ولكنه أقوى.

الخصائص

لمثل هذه البطارية ، يتم زراعة بلورة أحادية من السيليكون وفقًا لطريقة Czochralski. هذه المادة أغلى من الرقاقة متعددة الكريستالات ، ولكن نظرًا لجودتها العالية ، تتمتع الوحدة أحادية البلورية بكفاءة أعلى. الألواح الشمسية أحادية البلورية ، المُجمَّعة من خلايا السيليكون الفردية ، لها كفاءة تشغيلية تقارب 20-22٪.

تسقط أشعة الضوء على سطح بلورة واحدة من السيليكون ، وتؤدي الإلكترونات الحرة إلى توجيه الحركة. على جانبي البلورة ، يتم توصيل الأسلاك بها ، وتذهب إلى المستهلك.

تعد كفاءة هذه اللوحة عالية جدًا ، نظرًا لأن أشعة الشمس لا تتناثر فيها ، ولكنها موزعة بالتساوي على كامل سطح البلورة. منطقة تقاطع pn في اللوحة كبيرة ، بسبب اختراق الإلكترونات من جزء من أشباه الموصلات إلى جزء آخر دون عائق.

السعر

إن تقنية زراعة بلورات أحادية كبيرة من أشباه الموصلات شاقة للغاية ، وهذا هو السبب في أن سعر هذه البطارية دائمًا ما يكون أعلى من سعر منتج مشابه يعتمد على البلورات المتعددة. يبلغ الفرق في تكلفة الأجهزة 10٪ ، وهو العيب الرئيسي للبطارية أحادية البلورة.

يبلغ سعر لوحة أحادية البلورية بقوة 150 واط 5400 روبل ، وتكلف بطارية 200 واط من نفس التصميم 11700 روبل. أغلى بكثير من الأجهزة التي تبلغ قوتها 230 وات و 300 وات

التصميم والتطبيق

أشباه الموصلات. كقاعدة عامة ، السيليكون أحادي أو متعدد الكريستالات ، مكمل بمركبات كيميائية أخرى تساهم في تكوين التأثير الكهروضوئي. يتكون من مادتين بموصلية مختلفة ، بسبب وجود حركة ثابتة للإلكترونات بينهما (تقاطع p-n).

الحشية - الطبقة الرقيقة التي تمنع حرية حركة الإلكترونات ، وتقع بين طبقات أشباه الموصلات.

مصدر للكهرباء ، عند توصيله بالحشية ، تكتسب الإلكترونات القدرة على التغلب عليها - ونتيجة لذلك ، تحدث حركة منظمة للجسيمات المشحونة ، في الواقع ، يتم توليد تيار كهربائي.

المجمع - يخزن الكهرباء المستلمة.

جهاز التحكم في الشحن - يؤدي وظيفة موزع تدفقات الطاقة الكهربائية.

هناك حاجة إلى العاكس لتحويل التيار المباشر إلى تيار متردد.

منظم ضغط كهربي.

لاستخدام الألواح الشمسية كمصدر رئيسي للكهرباء ، من المهم أن يسود عدد الأيام الصافية على الأيام الصافية. لهذا السبب ، في معظم مناطق بلدنا ، يتم استخدام هذه التركيبات بشكل أساسي كمنشآت مساعدة.

مظهر خارجي

ومع ذلك ، فإن المظهر هو أول ما يلفت الأنظار. أحادية الخلية لها شكل مربع بزوايا مقطوعة وسطح موحد. هذا يرجع إلى خصائص الإنتاج والبنية البلورية للبلورات المفردة. عند زراعة بلورات السيليكون ، يتم الحصول على الفراغات الأسطوانية ، والتي ، بعد مزيد من المعالجة ، يتم تقطيعها إلى ألواح "شبه مربعة". ويتم تحديد اتساق السطح من خلال الهيكل البلوري الصارم لقطعة الشغل.

الخلايا متعددة الكريستالات لها شكل مربع متساوٍ. أثناء إنتاجها ، في المرحلة المتوسطة ، يتم الحصول على الفراغات المنشورية ، والتي يتم تقطيعها إلى ألواح مربعة (أو مستطيلة). سطحها الخارجي غير متجانس بسبب البنية المتعددة للسيليكون.

هذا يعني الفرق الأول بين الوحدات على الخلايا الأحادية والخلايا المتعددة. هذه هي كثافة التعبئة. تملأ الخلايا متعددة البلورات المنطقة القابلة للاستخدام بالكامل من البطارية ، بينما تبقى الفراغات غير المستخدمة بين الخلايا الأحادية. هذا يعني أنه على الرغم من الاختلاف في كفاءة الخلايا الفردية ، فإن أداء الوحدة المتعددة لكل وحدة مساحة قد يكون أعلى.

الوحدات التي تختار

يجب أن يتم اختيار الخيار الأمثل وفقًا لمزيج من التكلفة والجودة والمؤشرات الفنية. من الخطأ الاسترشاد بالتصميم فقط ، مثل هذا النهج يمكن أن يتسبب في إهدار المال. من الضروري تلبية احتياجات المنزل من الكهرباء ، وإضافة الهامش اللازم للحالات غير المتوقعة ولانخفاض الأداء مع زيادة عمر الخدمة.

لقد اتخذت بالفعل قرارًا بشراء محطة طاقة شمسية ، لكنك لست متأكدًا من أيهما أفضل أحادي أو متعدد الكريستالات؟ في هذه المقالة ، سنحلل جميع مزايا وعيوب التكنولوجيا.

الألواح الشمسية الكريستالات. الخرافات والمفاهيم الخاطئة

بالطبع ، يهتم كل بائع ومصنع ببيع منتجاتهم بالضبط ، وبالتالي ، نشأت مفاهيم خاطئة مستمرة في السوق فيما يتعلق ببعض التقنيات. تقنية السليكون متعدد الكريستالات ليست استثناء ولها اختلافات مميزة عن السيليكون أحادي البلورية. وبالتالي ، غالبًا ما يتم تفسير العديد من ميزات البطاريات المتعددة على أنها مزايا. لكن هل هو كذلك؟ فيما يلي بعض بيانات البائعين الذين يبيعون الألواح الشمسية
:

• "السيليكون متعدد الكريستالات يعمل بشكل أفضل في الطقس الغائم!"
• "العمر التشغيلي للوحدات المتعددة هو نفس عمر البلورة المفردة."
• "الألواح الشمسية متعددة الكريستالات أرخص وبالتالي أسعارها معقولة"

من الجدير بالذكر أن العبارة الأولى في حد ذاتها تشير إلى أنك لا تتواصل مع محترف. تتمتع خلايا السيليكون الشمسية في الطقس الغائم بنفس الأداء تقريبًا ، بغض النظر عن التكنولوجيا. يمكن أن تفتخر جودة مثل "التشغيل الفعال في تشميس منخفض" بالخلايا الشمسية غير المتبلورة "غير السيليكونية" ، والتي تتراوح كفاءتها الإجمالية بين 6-9٪.

بولي - العناصر أرخص قليلاً حقًا ، لأن عملية إنتاجها ليست شاقة وسريعة. ولكن نظرًا لحقيقة أن كفاءتها أقل بنسبة 15-25 ٪ ، من أجل تحقيق إنتاج مشابه لتقنية MONO ، يجب أن تكون مساحة المنتجات أكبر. وهذا يعني ارتفاع تكاليف المنتج (زجاج ، صندوق ، جسم) وتكاليف النقل. كما أن تكاليف تركيب المنتج وتكاليف أدوات التثبيت والتبديل أعلى أيضًا. ما الذي سيكون أرخص بالنسبة لك - ضع في اعتبارك بنفسك ، لكن السعر الأولي للمنتجات لم يعد محطة طاقة شمسية بعد.

كما أن موارد عملهم مبالغ فيها. تقلل الخلايا الشمسية متعددة البلورات الكفاءة بشكل ملحوظ في فترة أقصر من "السيليكون النقي".

دعونا الآن نحلل المفاهيم الخاطئة المتعلقة بالخلايا الشمسية أحادية البلورة.

الألواح الشمسية للمنزل - بأعلى كفاءة!

مزايا الألواح الشمسية أحادية البلورية لا يمكن إنكارها. لكن التقلبات الطفيفة في السعر لا ينظر إليها دائمًا بشكل صحيح من قبل المشتري النهائي. الألواح الشمسية للمنزل
، النوع mono ، هو في الحقيقة أغلى ثمناً قليلاً ولا يوجد في جميع الشركات المصنعة والبائعين.

تتمتع ألواح السيليكون أحادية البلورية بعدد من المزايا:

• أبعاد شاملة أكثر إحكاما لكل واط من الطاقة المولدة ؛
• عمر خدمة طويل مع الحد الأدنى من فقدان كفاءة الكريستال (لا يزيد عن 20٪ ، أكثر من 25 عامًا) ؛
• أعلى كفاءة في تحويل الطاقة (من الطاقة الشمسية إلى الكهربائية).

ألا يكفي هذا لاختيار تقنية أكثر تقدمًا وفعالية؟

فيلم الألواح الشمسية الاختلافات الرئيسية

يمكنك أن تفهم على الفور أن الألواح الشمسية لفيلم الفيلم لها عدد كبير من الاختلافات عن الخيارات البلورية.

أول ما يجب الانتباه إليه هو سمكها ، فهي أقل من 1 ميكرون ، بالإضافة إلى أنها مرنة للغاية ، فهذه الجودة تسمح بوضعها على أي سطح ، حتى على الأسطوانية.

بالإضافة إلى هذه المزايا ، تتمتع بطاريات الأفلام بالمزايا التالية:

• تحتفظ بمعلمات التشغيل حتى في الضوء المنتشر ، ونتيجة لذلك ، تزداد طاقتها الإجمالية بنسبة 15 ٪ فيما يتعلق بالأصناف البلورية ؛
• لديهم تكلفة منخفضة ، مما يعني أن شرائهم سيكون في الميزانية ؛
• عملهم في أنظمة الطاقة العالية أكثر كفاءة ؛
• في المناخات الحارة ، لا تقلل البطاريات من إنتاجيتها ؛
• لديهم معدل امتصاص مرتفع للطيف الشمسي في شكل بصري.

بالطبع ، على الرغم من كل المزايا ، مثل أي تركيب آخر ، فإن بطاريات الأفلام لها بعض العيوب. يمكن إدخال أبعاد كبيرة هنا ، فيما يتعلق بالألواح البلورية ، حيث تشغل ألواح الفيلم مساحة أكبر بثلاث مرات تقريبًا. عيب آخر هو أن وحدات التحكم من النوع عالي الجهد مطلوبة لاستخدام مثل هذه البطاريات.

ملامح الألواح أحادية البلورية

يتكون النظام أحادي البلورية من عشرات الخلايا الضوئية مجتمعة في لوحة واحدة. يتم الحصول على البلورات عن طريق النمو - وفقًا لطريقة Czochalski. تم تثبيت كل منهم على قاعدة من الألياف الزجاجية ، والتي تحمي من الغبار والرطوبة. مادة العناصر عبارة عن سليكون نقي. يتم توجيه الخلايا الحساسة للضوء في اتجاه واحد ، ونتيجة لذلك تكون كفاءة الألواح أحادية البلورية أعلى من تلك الموجودة في الألواح متعددة البلورات. ميزات أخرى:

مدة التشغيل المستمر - 20 سنة على الأقل ؛

تصل كفاءة البلورات المفردة في المتوسط ​​إلى 20-22 ٪ (باستثناء خسائر الكهرباء المستلمة) ، في بعض الحالات - ما يصل إلى 20 ٪ ؛

مستوى الامتصاص أعلى من الألواح متعددة الكريستالات ؛

العيب الوحيد للأنظمة أحادية البلورة هو ارتفاع التكلفة ، ومع ذلك ، فإن تكلفة الحصول عليها تؤتي ثمارها بسرعة.

مع نقص المساحة ، عندما يكون من المهم للغاية تحقيق أقصى قدر من الطاقة من كل متر مربع ، فإن مثل هذا الحل هو الأفضل.

ملامح الألواح الكريستالات

يتم الحصول على البلورات المتعددة عن طريق التبريد التدريجي للسيليكون المصهور. هذه التقنية أرخص من النمو الاصطناعي للبلورات المفردة ، ومع ذلك ، قد يكون التحبب موجودًا على حواف البلورات المتعددة ، مما يؤدي إلى انخفاض كفاءتها. الاختلاف الأساسي عن البلورات المفردة هو التركيب واللون غير المتجانسين. هذا بسبب الشوائب وحقيقة أن النظام يحتوي على بلورات من أنواع مختلفة. الخصائص:

الكفاءة أقل من العناصر أحادية البلورة - تصل إلى 17-18٪ ؛

سعر مناسب - إنتاج الألواح الكريستالية أقل تكلفة ؛

معدل فقدان الطاقة (تدهور) البلورات المتعددة أقل من معدل فقدان الطاقة (تدهور) البلورات المفردة.

وبالتالي ، إذا كانت المهمة هي الحصول على كمية معينة من الكهرباء ، عند استخدام الألواح متعددة الكريستالات ، فستكون هناك حاجة إلى مساحة كبيرة. هناك رأي مفاده أنه من المربح استخدامها في المناطق التي تسود فيها الأيام الملبدة بالغيوم - مع وجود أشعة الشمس غير الكافية ، توفر البلورات المتعددة طاقة أكثر من البلورات المفردة.

مقارنة الخصائص الرئيسية للعناصر أحادية البلورة وعناصر الكريستالات

كل نظام له مميزاته وعيوبه. كيف يتم تحديد الأفضل ، الأحادي أو متعدد البلورات؟ نلفت انتباهك إلى جدول مقارن يناقش الخصائص الرئيسية لكل خيار من الخيارات:

معامل	بلورات واحدة	الكريستالات	استنتاج
معامل درجة الحرارة	0,45 %	0,45 %	يكون تقليل الطاقة في كلا النوعين من الأنظمة متماثلًا تقريبًا
معدل التدهور	بنسبة 3٪ في السنة الأولى من التشغيل ، في السنوات اللاحقة - بنسبة 0.71٪.	بنسبة 2٪ في السنة الأولى للتشغيل وبنسبة 0.67٪ في السنوات اللاحقة.	الفارق ضئيل ، لذا يمكن إهماله.
السعر	التكلفة العالية ترجع إلى تعقيد الإنتاج.	10-15٪ أرخص من الخلايا أحادية البلورية.	بالنسبة للكثيرين ، السعر هو العامل الحاسم لصالح الألواح متعددة الكريستالات.
حساسية ضوئية (عند مستوى الضوء 600 وات / م 2	بنفس وحدات الطاقة لا يتجاوز الفرق 10٪.	في الواقع ، يمكن إهمال هذا المؤشر.
الإنتاج السنوي	وفقًا لمختبر PHOTON ، فهي أعلى قليلاً (لا تزيد عن 2٪) للبلورات المفردة. ومع ذلك ، فقد أظهرت دراسات أكثر تفصيلاً أنه ليس فقط نوع اللوحة هو المهم ، ولكن أيضًا العلامة التجارية.	تعتبر خصائص بطارية شمسية معينة أكثر أهمية - فهي معيار الاختيار الرئيسي.

عند اختيار الألواح الشمسية ، من الضروري الانتباه ليس فقط إلى نوع الخلايا الكهروضوئية ، ولكن أيضًا إلى معايير أخرى: نسبة السعر إلى الأداء ، والمورد المعلن (فترة الضمان) ، والجهد بأقصى طاقة ، والمعدات.

هل توجد ألواح شمسية رخيصة؟

يسعى المتخصصون والعلماء جاهدين لإنشاء بطاريات ستصبح متاحة على نطاق واسع لجميع السكان. بخطوات صغيرة ولكنها ناجحة ، فهم يقتربون من هذا الهدف وفي نفس الوقت يقومون بتحسين المواد المستخدمة في هذه التكنولوجيا في كل مرة. بالطبع ، هناك أيضًا مصنعون يتعاملون بلا مبالاة مع البضائع التي يقدمونها للعملاء ويبيعون عن قصد منتجات منخفضة الجودة. هذه هي المشكلة الرئيسية إذا كنت ترغب فجأة في شراء بطارية شمسية رخيصة الثمن.

ليس فقط سكان الاتحاد الروسي ، ولكن أيضًا الدول الأوروبية مقتنعون بأن المنشآت غير المكلفة تقدمها الشركات المصنعة الصينية. يمكن ملاحظة أن الشركات المصنعة الصينية هي التي أغرقت سوق البطاريات الشمسية ، مما أجبر العديد من الشركات الكبيرة على إعلان إفلاسها ، الأمر الذي لم يكن قادراً على تحمل المنافسة مع الصينيين.

لذلك ، على سبيل المثال ، تحتاج إلى معرفة المنتجات التي يمكن أن تكون ذات ميزانية وأيها ليست كذلك. من غير المحتمل العثور على الألواح أحادية البلورية الرخيصة ، حيث تشتمل هذه الأنواع على العناصر الأكثر قوة.

لذلك ، من المهم جدًا معرفة الخصائص التي يتضمنها التثبيت.

من ناحية أخرى ، هناك شركات عملاقة ، بفضل الإعانات الحكومية ، تقلل من تكلفة الألواح الشمسية التي تنتجها. وتشمل هذه الإنتاج الألماني الكبير ، وبالطبع الإنتاج الروسي. إذا قررت شراء منتجات صينية ، فمن الأفضل إعطاء الأفضلية لبعض الشركات المعروفة التي بررت بالفعل اسمها في السوق.

ما هي البطارية الشمسية؟ إنه مولد من النوع الكهروضوئي ذو التيار المباشر الذي يحول الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية. تستخدم هذه البطاريات وحدات السيليكون - أشباه الموصلات.

من أجل اختيار بطارية شمسية لمنزلك ، ستحتاج إلى الانتباه إلى بعض النصائح التي نقدمها. يسمى:

يسمى:

عند شراء نظام الألواح الشمسية ، ضع في اعتبارك أنه يجب أن يناسب منزلك. أولاً ، يلعب مناخ منطقتك دورًا كبيرًا. ستعتمد مدة ضوء الشمس فوق المنزل ، وبالطبع وقت النظام التراكمي. من أجل تحديد مدى ملاءمة منطقتك ، ستحتاج إلى استخدام خريطة إضاءة.
ضع في اعتبارك كمية الحرارة التي تريد الحصول عليها في النهاية. سيكون الخيار الأفضل هو بطارية يمكنها تغطية ما يقرب من 40 إلى 80 من احتياجات الحرارة. الأنظمة الأقل كفاءة ستكلف الكثير من حيث الحجم. من الضروري أيضًا مراعاة تصميم وقدرات النظام بأكمله. هذا يمكن أن يضمن لك استقرار التثبيت في حالة القوة القاهرة.

من الأفضل أن يُعهد بكل هذه الحسابات إلى المتخصصين.
تأكد من الانتباه إلى الشركة المصنعة للبطارية ، وكذلك المواد المستخدمة في إنتاج الخلية الكهروضوئية للوحدة.يمكن أن يكون هناك كلا من السيليكون أحادي الكريستالات

بناءً على هذه الصفات ، لن يعتمد السعر فقط ، ولكن أيضًا على الكفاءة ، بالإضافة إلى العمر التشغيلي للتركيب.

باتباع هذه النصائح ، ستتمكن من اختيار نوع التثبيت المناسب لمنطقتك. ولكن مع ذلك ، من الأفضل أن يشارك الأشخاص المرتبطون بمجال النشاط هذا في حساباتك.

الكريستالات وتطبيقات الطاقة الشمسية

تم تحسين الرقاقات أحادية البلورية وتفوقها على الكريستالات.
نظرًا للهيكل المرن ، يمكن وضعها على سطح المنزل أو شرفة المراقبة.

العناصر الكريستالية جيدة لمحطة الشوارع ،
نظرًا لأنها مثبتة فقط على سطح مستوٍ ، فمن الضروري بالنسبة لهم الاهتمام بمكان منفصل في الحديقة. عند وضعها في شرفة المراقبة ، لا يُسمح بتزجيج الألواح ، لأن هذا يؤدي إلى انخفاض الكفاءة. تبلغ كفاءة الألواح المتاحة تجاريًا حوالي 18٪ ، وهي نسبة أقل من الألواح الأحادية البلورية. تعاني الألواح متعددة الكريستالات من فقدان الكفاءة بشكل رئيسي بسبب عدم تجانس السطح.

رقاقة أحادية البلورية المرنة مريحة

مقارنة بين الكريستال و

إذن ، أي لوحة شمسية أفضل - أحادي البلورية أم متعدد البلورات؟ للإجابة على هذا السؤال ، يجب أن تفهم أولاً ، لكن ما الفرق بينهما؟

توضح الصورة أدناه نوعين رئيسيين:

أول ما يلفت انتباهك هو المظهر.
العناصر أحادية البلورة لها زوايا دائرية وسطح موحد. ترجع الزوايا الدائرية إلى حقيقة أنه في إنتاج السيليكون أحادي البلورة ، يتم الحصول على فراغات أسطوانية. يرجع توحيد لون العناصر أحادية البلورة وهيكلها إلى حقيقة أن هذه بلورة سليكونية مفردة ، وأن التركيب البلوري متجانس.

في المقابل ، يكون للعناصر متعددة البلورات شكل مربع نظرًا لحقيقة أنه يتم الحصول على الفراغات المستطيلة أثناء الإنتاج. يرجع عدم تجانس لون وبنية العناصر متعددة البلورات إلى حقيقة أنها تتكون من عدد كبير من بلورات السيليكون غير المتجانسة ، وتتضمن أيضًا كمية صغيرة من الشوائب.

الاختلاف الثاني وربما الرئيسي هو كفاءة تحويل الطاقة الشمسية.
تتمتع العناصر أحادية البلورية ، وبالتالي ، الألواح القائمة عليها بأعلى كفاءة اليوم - تصل إلى 22٪ بين المنتجات الضخمة وما يصل إلى 38٪ لتلك المستخدمة في صناعة الفضاء. يتم إنتاج السيليكون أحادي البلورية من مواد خام عالية النقاء (99.999٪).

تتمتع الخلايا متعددة البلورات المتوفرة تجارياً بكفاءة تصل إلى 18٪. يرجع انخفاض الكفاءة إلى حقيقة أنه في إنتاج السيليكون متعدد الكريستالات ، لا يتم استخدام السيليكون الأولي عالي النقاء فحسب ، بل أيضًا المواد الخام الثانوية (على سبيل المثال ، الألواح الشمسية المعاد تدويرها أو نفايات السيليكون من الصناعة المعدنية). يؤدي هذا إلى ظهور عيوب مختلفة في العناصر متعددة البلورات ، مثل الحدود البلورية والعيوب الدقيقة وشوائب الكربون والأكسجين.

كفاءة الخلية هي المسؤولة في النهاية عن الحجم المادي للألواح الشمسية. كلما زادت الكفاءة ، كلما كانت مساحة اللوحة أصغر بنفس القوة.

الاختلاف الثالث هو سعر البطارية الشمسية.
بطبيعة الحال ، يكون سعر البطارية أحادية البلورة أعلى قليلاً لكل وحدة طاقة. هذا بسبب عملية التصنيع الأكثر تكلفة واستخدام السيليكون عالي النقاء. ومع ذلك ، فإن هذا الاختلاف ضئيل ويبلغ متوسطه حوالي 10٪.

لذلك ، نسرد الاختلافات الرئيسية بين الخلايا الشمسية أحادية البلورية ومتعددة الكريستالات:

مظهر خارجي.
كفاءة.
السعر.

كما يتضح من هذه القائمة ، بالنسبة لمحطة الطاقة الشمسية ، لا يهم أي لوحة شمسية سيتم استخدامها في تكوينها.المعلمات الرئيسية - لا تعتمد الجهد والطاقة للوحة الشمسية على نوع العناصر المستخدمة ، ويمكنك غالبًا العثور على لوحات من كلا النوعين من نفس الطاقة للبيع. لذا فإن الاختيار النهائي متروك للمشتري. وإذا لم يشعر بالحرج من اللون غير المنتظم للعناصر والمساحة الأكبر قليلاً ، فمن المحتمل أن يختار الألواح الشمسية الكريستالات الأرخص. إذا كانت هذه المعلمات مهمة بالنسبة له ، فإن الألواح الشمسية أحادية البلورية الأغلى قليلاً ستكون الخيار الواضح.

في الختام أود أن أشير إلى أنه وفقًا لبيانات الرابطة الأوروبية EPIA لعام 2010 ، فقد تم توزيع إنتاج الخلايا الشمسية حسب نوع السيليكون المستخدم فيها على النحو التالي:

1. متعدد الكريستالات - 52.9٪

2. أحادي البلورية - 33.2٪

3. غير متبلور ، وما إلى ذلك - 13.9٪

بمعنى آخر ، الخلايا الشمسية متعددة الكريستالات هي الرائدة في العالم من حيث حجم الإنتاج.

السعر

الألواح الشمسية على الخلايا الضوئية المختلفة لها تكاليف مختلفة. أسعار الألواح أحادية البلورية أعلى إلى حد ما (عادة في حدود 10٪) ، بسبب العملية الأكثر تكلفة والحاجة إلى استخدام السيليكون عالي النقاء.

وبالتالي ، قبل تحديد الوحدات التي تختارها ، عليك تحديد شروط استخدامها وموقع التثبيت والميزانية. في الواقع ، لا تهتم محطة الطاقة الشمسية بأي لوحة تنتج تيارًا لها ، الشيء الرئيسي هو طاقة الخرج ومؤشرات الجهد. ويمكن أن تكون هذه القيم هي نفسها بالنسبة للمنتجات الموجودة على أنواع مختلفة من الخلايا ، وستختلف فقط في مساحة السطح. لذلك ، إذا لم تكن الأبعاد حرجة ، فيمكنك شراء الألواح الشمسية من نفس الأداء (على الكريستالات) ، ولكن مع مساحة أكبر قليلاً ، ستكلف أقل قليلاً.

خصائص الألواح ذات الأغشية الرقيقة.

تتكون عملية إنتاج الألواح ذات الأغشية الرقيقة من ترسيب مفرغ لمادة كهروضوئية على شكل غشاء رقيق على قاعدة ركيزة. اعتمادًا على الخصائص المطلوبة ، يتم استخدام أنواع مختلفة من الركائز وأنواع المواد المرشوشة. على وجه الخصوص ، تُستخدم المواد التالية لترسيب الأغشية الرقيقة: السيليكون غير المتبلور (a-Si) ، الكادميوم تيلورايد (CdTe) ، النحاس ، الإنديوم ، الغاليوم ، مركبات السيلينيوم - السيلينيوم (CIS / CIGS) ، العناصر العضوية المختلفة (OPC)

تعتمد كفاءة الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة على جودة ونقاء العملية التكنولوجية وتتراوح من 7 إلى 13٪. مع تطور التكنولوجيا وإدخال الابتكار ، ستكون الزيادة المتوقعة في الكفاءة 3 ٪. في العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ، نما سوق الألواح ذات الأغشية الرقيقة بشكل ملحوظ. ويرجع ذلك إلى تطور تقنية ترسيب الأغشية الرقيقة وتطور مستوى الإنتاج بشكل عام. وبالتالي ، أصبح شراء الألواح الشمسية أسهل ، وأصبح سعرها في المتناول.

مزايا البطاريات الرقيقة:

- تكلفة إنتاج منخفضة ، وبالتالي ، سعر أقل للوحة ككل.

- المظهر الجمالي للهيكل ، بسبب التوحيد العالي.

- إمكانية تصنيع الهياكل المرنة

- تقليل عدد خسائر الأداء بسبب التدفئة أو الإضاءة غير المباشرة.

في الوقت نفسه ، فإن هياكل الأغشية الرقيقة لها عدد من العيوب:

- مطلوب مساحة تركيب كبيرة بما فيه الكفاية للهيكل لضمان تحويل الكمية المطلوبة من الطاقة الشمسية.

- يتطلب تركيب المزيد من اللوحات أجهزة تركيب إضافية وزيادة تكاليف التركيب.

- عمر خدمة هذه الألواح أقل من نظائرها البلورية.

ومع ذلك ، ما هي الألواح الأكثر ملاءمة للاستخدام في المنازل الخاصة لتزويد المنزل أو الكوخ بالكهرباء؟

في حل هذه المشكلة ، لن يضر باستشارة المتخصصين في مجال محولات الطاقة الشمسية الكهروضوئية وإجراء تقييم كمي ونوعي لجميع العوامل: من المنطقة إلى إضاءة سطح التركيب. ستتيح لك هذه الاستشارة تحديد ما تحتاجه بالضبط.

مع عدم وجود مساحة للتثبيت ، انتبه إلى البطاريات أحادية البلورية بأقصى قدر من الكفاءة.لسوء الحظ ، في الوقت الحالي ، في السوق الروسية للمنتجات الكهروضوئية ، على وجه الخصوص ، المحولات ، يكون اختيار العناصر محدودًا ، وعلى الأرجح ، بالإضافة إلى اختيار وحدات التصميم المطلوب أو تركيبة الفيلم

في هذه الحالة ، قد تحتاج إلى طلب وحدات من الخارج ، أو شرائها في روسيا بناءً على طلب مسبق. ومع ذلك ، في هذه الحالة ، سيكون سعر البطاريات أعلى.

إذا كان النطاق السعري للمواد والعمل أكثر أهمية ، فإن الخيار الأفضل هو استخدام الهياكل على الألواح متعددة الكريستالات. سوف يسمحون لك بتقديم مؤشرات أداء جيدة إلى حد ما وفي نفس الوقت توفير بعض المال.

عند اختيار الألواح ذات الأغشية الرقيقة ، تذكر مراعاة متطلبات التثبيت. ستؤثر تكلفة أعمال التركيب الإضافية بشكل كبير على التقدير النهائي.

بعد تحديد نوع وحجم الألواح الشمسية ، يبقى عليك شراء الوحدات المطلوبة وتركيبها والاستمتاع بها باستخدام واحدة من أكثر الطرق الصديقة للبيئة لتوليد الكهرباء للاحتياجات المنزلية.

الألواح الشمسية

• دائم (عمر الخدمة 25-30 سنة)
• سهل التنصيب
• سهل الصيانة
• موثوقة وفعالة

يعتمد إنتاج الوحدات على استخدام السيليكون. السيليكون هو ثاني أكثر العناصر وفرة في القشرة الأرضية بعد الأكسجين. من الصعب العثور على السيليكون في الطبيعة بشكله النقي ، وغالبًا ما يوجد في تركيبة مع الأكسجين - السيليكا (Si02). يتمتع هذا العنصر الكيميائي بفاعلية عالية ، وفي شكله النقي يعتبر من أهم أشباه الموصلات في الإلكترونيات الراديوية الحديثة وتكنولوجيا الكمبيوتر والطاقة البديلة. اعتمادًا على تقنيات التصنيع ، هناك عدة أنواع من الألواح التي يتم تحسينها باستمرار. أكثر أنواع الوحدات شيوعًا هي الألواح البلورية والرقيقة أو غير المتبلورة. الخلايا الكهروضوئية البلورية هي إما أحادية البلورية أو متعددة البلورات

ألواح أحادية البلورية

الرقاقة أحادية السيليكون عبارة عن بلورة مفردة على شكل سبائك سيليكون أسطوانية نقية للغاية ، يتم الحصول منها على أقراص سيليكون مستطيلة عن طريق القطع باستخدام طريقة Czochralski. العناصر أحادية البلورية هي مربعات ذات زوايا مدورة أو مقطوعة وموحدة في الهيكل ، بسمك 0.2-0.3 مم ، أزرق داكن أو أسود مع طلاء مضاد للانعكاس. تتميز الوحدات الشمسية أحادية البلورية بكفاءة عالية وصغيرة الحجم ولديها أطول عمر خدمة.

تعد تكنولوجيا تصنيع الخلايا الشمسية من الخلايا أحادية البلورة باهظة الثمن. هذا يرجع إلى استخدام السيليكون عالي النقاء.

ألواح متعددة الكريستالات

يتم إنتاج رقائق البولي سيليكون الشمسية عن طريق التبريد التدريجي لمادة السيليكون. تتطلب تقنية الإنتاج هذه طاقة أقل والسيليكون ليس من أعلى درجات التنقية. تتم معالجة كتل البلورات المتعددة بنفس طريقة معالجة بلورة واحدة فارغة. الألواح متعددة الكريستالات عبارة عن كتلة بلورات من اتجاهات مختلفة ، وبعض البلورات مرئية بوضوح على القطع ، وهي مربعات زرقاء عادية مع طلاء مضاد للانعكاس أو رمادي فضي بدون طلاء ، بسمك 0.2 - 0.3 مم. كفاءة هذه البطاريات أقل (من 13٪ إلى 18٪).

الألواح الشمسية ذات الأغشية الرقيقة (غير المتبلورة)

يتمثل الاختلاف الرئيسي بين الألواح ذات الأغشية الرقيقة أو غير المتبلورة في ترسب طبقة رقيقة من السيليكون غير المتبلور على الركيزة. يمكن أن تكون مادة التبطين إما مرنة (بلاستيكية) أو صلبة (زجاجية أو معدنية). يمكن تمييز الألواح غير المتبلورة عن الأنواع الأخرى بلونها الرمادي الداكن ، فهي مرنة ومدمجة وخفيفة الوزن. التكلفة أقل من السيليكون التقليدي.تعمل هذه البطاريات بشكل رائع في الهواء شديد الغبار ، ولديها ما يكفي من الضوء المنتشر. أدت الابتكارات الحديثة في تطوير أفلام السيليكون إلى إنتاج خلايا شمسية فعالة متعددة الوصلات تحتوي على طبقات متعددة من السيليكون. تمتص مواد أشباه الموصلات المختلفة ضوء الشمس بشكل مختلف ، وبالتالي تلتقط الطيف الكامل للإشعاع.

التصميم والتطبيق

وفقًا للجهاز ، يتم تقسيم جميع المحولات الشمسية إلى أحادي البلورية ومتعدد البلورات. يحدد تصميم كل لوحة فعاليتها وتكلفتها. تستخدم الشركات المصنعة العالمية لهذه الأجهزة السيليكون وتيلورايد الكادميوم والمركبات القائمة على النحاس والإنديوم والغاليوم والسيلينيوم كسائل عامل. آخر الإنجازات التي تحققت في هذا المجال هي البطاريات ، ومواد عملها عبارة عن زرنيخيد الغاليوم.

تستخدم الصناعة المحلية لإنتاج المولدات الشمسية بشكل أساسي رقائق السيليكون أشباه الموصلات. تجمع الوحدات الجاهزة المصممة لتوليد تيار كهربائي بين مجموعة من الخلايا وتصميمها. يتم تثبيت الألواح المسطحة على أرفف خاصة مزودة بأجهزة دوارة ، حيث يتم تحديد أقصى زاوية ممكنة لحدوث أشعة الشمس على أشباه الموصلات خلال النهار. خيار أرخص ولكن أقل فعالية هو استخدام هياكل ثابتة مضبوطة على زاوية ثابتة معينة.

من العناصر المهمة في أي تجميع للطاقة الشمسية البطاريات التي تخزن الطاقة الكهربائية لاستخدامها في الليل أو في أوقات الإضاءة الخافتة من النهار. ثم يأتي من البطاريات مباشرة إلى الحمولة ، أو أولاً إلى العاكس 12 (24) - 220 فولت ، ثم إلى المستهلك ، حسب نوعه.

رأي الخبراء

أليكسي بارتوش

متخصص في اصلاح وصيانة الاجهزة الكهربائية والالكترونيات الصناعية.

اسأل خبير

من المربح توليد الطاقة الشمسية حيث يوجد العديد من الأيام المشرقة في السنة. معظم مناطق الاتحاد الروسي غير مناسبة لاستخدام الطاقة الشمسية فقط. غالبًا ما تستخدم المولدات الشمسية فقط كأجهزة تزويد طاقة إضافية.

استنتاج

على الرغم من وجود اختلافات بين الأنواع المختلفة للوحدات النمطية ، لا توجد إجابة واضحة عن الوحدة الشمسية التي تناسب جميع المتطلبات الممكنة. يتم تحديد نوع الوحدة بناءً على خصائص موقعك ومتطلبات التثبيت.

عند اختيار وحدة ما ، غالبًا ما يُطرح السؤال: ما هي البطارية الشمسية الأفضل - أحادية البلورية أم متعددة الكريستالات ، أم ربما غير متبلورة؟ بعد كل شيء ، هم الأكثر شيوعًا في قرننا. تم إجراء الكثير من الأبحاث للعثور على الإجابة. دعونا نرى ما أظهرت النتائج:

الكفاءة وعمر الخدمة

تبلغ كفاءة العناصر أحادية البلورية حوالي 17-22 ٪ ، وتبلغ مدة خدمتها 25 عامًا على الأقل. يمكن أن تصل كفاءة الكريستالات إلى 12-18٪ ، كما أنها تعمل لمدة 25 عامًا على الأقل. تبلغ كفاءة المواد غير المتبلورة 6-8 ٪ وتنخفض بشكل أسرع بكثير من البلورية ، فهي لا تعمل أكثر من 10 سنوات.

معامل درجة الحرارة

في ظروف الاستخدام الحقيقية ، يتم تسخين الألواح الشمسية ، مما يؤدي إلى انخفاض في الطاقة المقدرة بنسبة 15-25٪. متوسط ​​معامل درجة الحرارة للبولي والأحادي هو -0.45٪ ، غير متبلور -0.19٪. هذا يعني أنه عندما ترتفع درجة الحرارة بمقدار 1 درجة مئوية عن الظروف القياسية ، ستكون البطاريات البلورية أقل إنتاجية من البطاريات غير المتبلورة.

فقدان الكفاءة

يعتمد تحلل الوحدات الشمسية أحادية البلورات والكريستال على جودة العناصر الأولية - فكلما احتوت على المزيد من البورون والأكسجين ، كلما قلت الكفاءة بشكل أسرع. تحتوي رقائق البولي سيليكون على كمية أقل من الأكسجين ، بينما تحتوي الرقائق أحادية السيليكون على نسبة أقل من البورون. لذلك ، مع تساوي جودة المواد وظروف الاستخدام ، لا يوجد فرق معين بين درجة تدهور تلك الوحدات والوحدات الأخرى ، في المتوسط ​​يبلغ حوالي 1 ٪ سنويًا.يستخدم السيليكون المهدرج في إنتاج البطاريات غير المتبلورة. يرجع محتوى الهيدروجين إلى تدهوره بشكل أسرع. لذلك ، تتحلل الكريستالات بنسبة 20٪ بعد 25 عامًا من التشغيل ، أما تلك غير المتبلورة فهي أسرع بمعدل 2-3 مرات. ومع ذلك ، يمكن أن تفقد النماذج منخفضة الجودة الكفاءة بنسبة 20٪ في السنة الأولى من الاستخدام. هذا يستحق النظر عند الشراء.

السعر

هنا ، يأتي التفوق تمامًا إلى جانب الوحدات غير المتبلورة - سعرها أقل من السعر البلوري ، بسبب الإنتاج الأرخص. المرتبة الثانية تحتلها بولي ، في حين أن الأحادية هي الأغلى.

الأبعاد ومنطقة التثبيت

البطاريات أحادية البلورية أكثر إحكاما. لإنشاء مصفوفة بالطاقة المطلوبة ، ستحتاج إلى عدد أقل من اللوحات مقارنةً بالأنواع الأخرى. لذلك عند التثبيت ، سوف تشغل مساحة أقل قليلاً. لكن التقدم لا يزال قائماً ، ومن حيث نسبة الطاقة / المساحة ، فإن الوحدات متعددة الكريستالات تلحق بالفعل أحادية. لا تزال العناصر غير المتبلورة متخلفة عن الركب - سيتطلب تركيبها مساحة أكبر بمقدار 2.5 مرة.

الحساسية للضوء

وحدات السيليكون غير المتبلور تقود هنا. لديهم أفضل كفاءة في تحويل الطاقة الشمسية بسبب محتوى الهيدروجين في العنصر. لذلك ، بالمقارنة مع البلورات ، تعمل بكفاءة أكبر في ظروف الإضاءة المنخفضة. يعمل كل من Mono و poly ، في الإضاءة الضعيفة ، بنفس الطريقة تقريبًا - يتفاعلان بشكل كبير مع التغيرات في شدة الضوء.

الإنتاج السنوي

نتيجة لاختبار الوحدات من مختلف الصانعين ، وجد أن الوحدات أحادية البلورية تولد كهرباء سنويًا أكثر من تلك الكريستالات. وهؤلاء بدورهم أكثر إنتاجية من غير المتبلور ، على الرغم من حقيقة أن الأخير يولد الطاقة حتى في الإضاءة المنخفضة.

يمكن الاستنتاج أن الألواح الشمسية أحادية وبولي لها اختلافات صغيرة ولكنها مهمة. على الرغم من أن اللون الأحادي لا يزال أكثر كفاءة والعائد عليها أكبر ، إلا أن بولي سيظل أكثر شيوعًا. صحيح أن ذلك يعتمد على جودة المنتج. ومع ذلك ، يتم تجميع معظم محطات الطاقة الشمسية الكبيرة على أساس الوحدات المتعددة. هذا يرجع إلى حقيقة أن المستثمرين ينظرون إلى التكلفة الإجمالية للمشروع وفترة الاسترداد ، وليس إلى أقصى قدر من الكفاءة والمتانة.

الآن حول البطاريات غير المتبلورة. لنبدأ بالمزايا: طريقة تصنيعها هي أبسط طريقة ومنخفضة الميزانية ، لأنه لا يلزم قطع ومعالجة السيليكون. ينعكس هذا في التكلفة المنخفضة للمنتج النهائي. إنها متواضعة - يمكن تثبيتها في أي مكان ، وليست صعبة الإرضاء - فهي لا تخاف من الغبار والطقس الغائم.

ومع ذلك ، فإن الوحدات غير المتبلورة لها أيضًا عيوب تتجاوز مزاياها: مقارنة بالأنواع المذكورة أعلاه ، فهي تتمتع بأقل كفاءة ، وتتدهور بسرعة - تنخفض الكفاءة بنسبة 40٪ في أقل من 10 سنوات ، وتتطلب مساحة كبيرة للتثبيت.