Cos'è una cella solare monocristallina
Abbiamo già detto che esistono due tipi di pannelli: poli e monocristallo. Per cominciare, considera un elemento a cristallo singolo: è più costoso, ma più potente.
Peculiarità
Per una tale batteria, uno speciale cristallo singolo di silicio viene coltivato secondo il metodo Czochralski. Questo materiale è più costoso di un wafer policristallino, ma grazie alla sua alta qualità, un modulo monocristallino ha un'efficienza maggiore. I pannelli solari monocristallini, assemblati da singole celle di silicio, hanno un'efficienza operativa di circa il 20–22%.
I raggi di luce, che cadono sulla superficie di un singolo cristallo di silicio, portano gli elettroni liberi al movimento diretto. Su entrambi i lati del cristallo, i fili sono collegati ad esso, andando al consumatore.
L'efficienza di una tale piastra è piuttosto elevata, poiché i raggi del sole non si disperdono al suo interno, ma sono distribuiti uniformemente sull'intera superficie del cristallo. L'area di giunzione p-n nella piastra è ampia, a causa della quale gli elettroni penetrano da una parte all'altra del semiconduttore senza ostacoli.
Prezzo
La tecnologia di coltivazione di cristalli singoli semiconduttori di grandi dimensioni è piuttosto laboriosa, motivo per cui il prezzo di una tale batteria è sempre superiore a quello di un prodotto simile basato sui policristalli. La differenza nel costo dei dispositivi è del 10%, che è il principale svantaggio di una batteria a cristallo singolo.
Il prezzo di un pannello monocristallino con una potenza di 150 W è di 5400 rubli e una batteria da 200 W dello stesso design costa 11.700 rubli. Molto più costoso dei dispositivi da 230 W e 300 W
Progettazione e applicazione
Semiconduttore. Di norma, silicio mono o policristallino, integrato con altri composti chimici che contribuiscono alla formazione dell'effetto fotoelettrico. È costituito da 2 materiali con conducibilità diversa, a causa dei quali c'è un movimento costante di elettroni tra di loro (giunzione p-n).
Guarnizione: il rivestimento più sottile che impedisce il libero movimento degli elettroni, situato tra gli strati di un semiconduttore.
Una fonte di elettricità, quando collegati alla guarnizione, gli elettroni acquisiscono la capacità di superarla - di conseguenza, si verifica un movimento ordinato di particelle cariche, infatti viene generata una corrente elettrica.
Accumulatore: immagazzina l'elettricità ricevuta.
Regolatore di carica: svolge la funzione di distributore di flussi di energia elettrica.
È necessario un inverter per trasformare la corrente continua in corrente alternata.
Regolatore di tensione.
Per utilizzare i pannelli solari come principale fonte di energia elettrica, è importante che il numero di giornate serene prevalga su quelle nuvolose. Per questo motivo, nella maggior parte delle regioni del nostro Paese, tali impianti sono utilizzati principalmente come ausiliari.
Aspetto esteriore
Tuttavia, l'aspetto è la prima cosa che salta all'occhio. Le monocelle hanno una forma quadrata con angoli tagliati e una superficie uniforme. Ciò è dovuto alle peculiarità della produzione e della struttura cristallina dei singoli cristalli. Quando si coltivano cristalli di silicio, si ottengono grezzi cilindrici che, dopo un'ulteriore elaborazione, vengono tagliati in tali piastre "pseudo-quadrate". E l'uniformità della superficie è determinata dalla rigida struttura cristallina del pezzo.
Le celle policristalline hanno una forma quadrata uniforme. Durante la loro produzione, in una fase intermedia, si ottengono grezzi prismatici, che vengono tagliati in lastre quadrate (o rettangolari). La loro superficie esterna è disomogenea a causa della polistruttura del silicio.
Ciò implica la prima differenza tra i moduli su mono e policelle. Questa è la densità di riempimento. Le celle policristalline riempiono l'intera area utilizzabile della batteria, mentre i vuoti inutilizzati rimangono tra le monocelle. Ciò significa che, nonostante la differenza nell'efficienza delle singole celle, le prestazioni del polimodulo per unità di area possono essere superiori.
Quali moduli scegliere
La scelta dell'opzione ottimale dovrebbe essere effettuata in base a una combinazione di costi, qualità e indicatori tecnici. È sbagliato lasciarsi guidare solo dal design, un tale approccio può causare spreco di denaro. È necessario soddisfare il fabbisogno di energia elettrica della casa, aggiungere il margine necessario per gli imprevisti e per un calo delle prestazioni con un aumento della vita utile.
Hai già deciso di acquistare una centrale solare, ma non sei sicuro di quale sia meglio mono o policristallino? In questo articolo analizzeremo tutti i pro e i contro della tecnologia.
Pannelli solari policristallini. Miti e idee sbagliate
Naturalmente, ogni venditore e produttore è interessato a vendere esattamente il proprio prodotto e, pertanto, sul mercato si sono formate idee sbagliate persistenti riguardo a determinate tecnologie. La tecnologia del silicio policristallino non fa eccezione e presenta differenze caratteristiche rispetto al silicio puro monocristallino. Pertanto, molte caratteristiche delle polibatterie sono più spesso interpretate come vantaggi. Ma lo è? Ecco alcune dichiarazioni dei venditori che vendono pannelli solari
:
- "Il silicio policristallino si comporta meglio con tempo nuvoloso!"
- "La vita utile dei poli-moduli è la stessa di quella di un singolo cristallo."
- “I pannelli solari policristallini sono più economici e quindi più convenienti”
Vale la pena notare che la prima affermazione di per sé indica che non stai comunicando con un professionista. Le celle solari al silicio con tempo nuvoloso hanno quasi le stesse prestazioni, indipendentemente dalla tecnologia. Una qualità come "funzionamento efficiente a bassa insolazione" può essere orgogliosa di celle solari amorfe "non siliconiche", la cui efficienza totale oscilla intorno al 6-9%.
Poli - gli elementi sono davvero un po' più economici, poiché il loro processo produttivo non è laborioso e veloce. Ma dato che la loro efficienza è inferiore del 15-25%, per ottenere una produzione paragonabile alla tecnologia MONO, l'area dei prodotti dovrebbe essere più ampia. Ciò significa maggiori costi per il prodotto (vetro, scatola, scocca) e costi di trasporto. Anche i costi di installazione del prodotto, i costi degli elementi di fissaggio e di commutazione sono più elevati. Cosa sarà più economico per te: consideralo tu stesso, ma il prezzo iniziale dei prodotti non è ancora una centrale solare.
Anche la risorsa del loro lavoro è esagerata. Le celle solari in policristalli riducono notevolmente l'efficienza in un periodo più breve rispetto al "silicio puro".
Analizziamo ora le idee sbagliate riguardo alle celle solari monocristalline.
Pannelli solari per la casa: la massima efficienza!
I vantaggi dei pannelli solari monocristallini sono innegabili. Ma leggere fluttuazioni di prezzo non sono sempre percepite correttamente dall'acquirente finale. Pannelli solari per la casa
, tipo mono, è davvero un po' più costoso e non si trova in tutti i produttori e venditori.
I pannelli in silicio monocristallino presentano una serie di vantaggi:
- Ingombri più compatti per watt di potenza generata;
- Lunga durata con minima perdita di efficienza dei cristalli (non più del 20%, oltre 25 anni);
- La più alta efficienza di conversione dell'energia (da solare a elettrica).
Non basta questo per fare una scelta verso una tecnologia più avanzata ed efficiente?
Principali differenze tra i pannelli solari e le pellicole
Puoi immediatamente capire che i pannelli solari in pellicola hanno un gran numero di differenze rispetto alle opzioni cristalline.
La prima cosa a cui prestare attenzione è il loro spessore, è inferiore a 1 micron, inoltre sono molto flessibili, questa qualità permette di posizionarli su qualsiasi superficie, anche cilindrica.
Oltre a questi vantaggi, le batterie a pellicola presentano i seguenti vantaggi:
- Mantengono i parametri di funzionamento anche a luce diffusa, di conseguenza la loro energia totale è aumentata del 15% rispetto alle varietà cristalline;
- Hanno un basso costo, il che significa che il loro acquisto sarà a budget;
- Il loro lavoro nei sistemi di alimentazione ad alta potenza è più efficiente;
- Nei climi caldi, le batterie non riducono la loro produttività;
- Hanno un alto tasso di assorbimento dello spettro solare in forma ottica.
Naturalmente, nonostante tutti i vantaggi, come qualsiasi altra installazione, le batterie a film presentano alcuni inconvenienti. Qui si possono inserire grandi dimensioni, rispetto ai pannelli cristallini, quelli a pellicola occupano un'area quasi 3 volte più grande. Un altro svantaggio è che per utilizzare tali batterie sono necessari controller di tipo ad alta tensione.
Caratteristiche dei pannelli monocristallini
Il sistema monocristallino è costituito da decine di fotocellule unite in un unico pannello. I cristalli si ottengono crescendo - secondo il metodo Czochalski. Ognuno di essi è fissato su una base in fibra di vetro, che protegge da polvere e umidità. Il materiale degli elementi è silicio purificato. Le celle fotosensibili sono orientate in una direzione, per cui l'efficienza dei pannelli monocristallini è superiore a quella di quelli policristallini. Altre caratteristiche:
durata del funzionamento continuo - almeno 20 anni;
L'efficienza dei singoli cristalli è in media fino al 20-22% (escluse le perdite dell'elettricità ricevuta), in alcuni casi fino al 20%;
il livello di assorbimento è maggiore rispetto ai pannelli policristallini;
L'unico svantaggio dei sistemi a cristallo singolo è un costo più elevato, tuttavia il costo per acquisirli si ripaga rapidamente.
Con poco spazio, quando è estremamente importante ottenere la massima quantità di energia da ogni metro quadrato, è preferibile una soluzione del genere.
Caratteristiche dei pannelli policristallini
I policristalli sono ottenuti per raffreddamento graduale del silicio fuso. Questa tecnologia è più economica della crescita artificiale dei singoli cristalli, tuttavia, la granulosità può essere presente ai bordi dei policristalli, il che porta a una diminuzione della loro efficienza. La differenza fondamentale rispetto ai monocristalli è la struttura e il colore eterogenei. Ciò è dovuto alle impurità e al fatto che il sistema contiene cristalli di diverso tipo. Peculiarità:
L'efficienza è inferiore a quella degli elementi a cristallo singolo - fino al 17-18%;
prezzo accessibile - la produzione di pannelli policristallini è meno costosa;
il tasso di perdita di potenza (degradazione) dei policristalli è inferiore a quello dei cristalli singoli.
Pertanto, se il compito è ottenere una certa quantità di elettricità, quando si utilizzano pannelli policristallini, sarà necessaria una vasta area. C'è un'opinione secondo cui è più redditizio usarli in regioni con una predominanza di giorni nuvolosi: con un sole insufficiente, i policristalli forniscono più energia dei singoli cristalli.
Confronto delle principali caratteristiche degli elementi monocristallini e policristallini
Ciascuno dei sistemi ha i suoi pro e contro. Come determinare quale è preferibile, singolo o policristallino? Portiamo alla vostra attenzione una tabella comparativa, che discute le caratteristiche chiave di ciascuna delle opzioni:
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Parametro |
cristalli singoli |
Policristalli |
Conclusione |
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Coefficiente di temperatura |
0,45 % |
0,45 % |
La riduzione di potenza in entrambi i tipi di sistemi è quasi la stessa |
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Tasso di degradazione |
Del 3% nel primo anno di attività, negli anni successivi - dello 0,71%. |
Del 2% nel primo anno di attività, dello 0,67% negli anni successivi. |
La differenza è insignificante, quindi può essere trascurata. |
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Prezzo |
L'alto costo è dovuto alla complessità della produzione. |
10-15% in meno rispetto alle celle monocristalline. |
Per molti, il prezzo è il fattore decisivo a favore dei pannelli policristallini. |
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Fotosensibilità (a livello di luce 600 W/m |
A parità di moduli di potenza, la differenza non supera il 10%. |
In effetti, questo indicatore può essere trascurato. |
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Produzione annuale |
Secondo il laboratorio PHOTON, è leggermente superiore (non più del 2%) per i cristalli singoli. Tuttavia, studi più dettagliati hanno dimostrato che non è solo il tipo di pannello che conta, ma anche il marchio. |
Le proprietà di una particolare batteria solare sono più importanti: sono il criterio di selezione chiave. |
Nella scelta dei pannelli solari è necessario prestare attenzione non solo al tipo di celle fotovoltaiche, ma anche ad altri criteri: rapporto qualità-prezzo, risorsa dichiarata (periodo di garanzia), tensione alla massima potenza e attrezzatura.
Ci sono pannelli solari economici?
Specialisti e scienziati stanno cercando di creare batterie che diventeranno ampiamente disponibili per l'intera popolazione. Con piccoli ma riusciti passi, si stanno avvicinando a questo obiettivo e allo stesso tempo migliorando ogni volta i materiali utilizzati in questa tecnologia. Naturalmente, ci sono anche produttori che trattano con noncuranza le merci che offrono ai clienti e vendono consapevolmente prodotti di bassa qualità. Questo è il problema principale se all'improvviso si desidera acquistare una batteria solare economica.
Non solo i residenti della Federazione Russa, ma anche i paesi europei sono convinti che le installazioni economiche siano offerte dai produttori cinesi. Si può vedere che sono stati i produttori cinesi ad inondare il mercato delle batterie solari, costringendo molte grandi aziende a dichiararsi in bancarotta, che semplicemente non hanno resistito alla concorrenza con i cinesi.
Quindi, ad esempio, devi sapere quali prodotti possono essere economici e quali no. È improbabile che si trovino pannelli monocristallini economici, poiché questi tipi includono gli elementi più potenti.
Pertanto, è molto importante sapere quali caratteristiche include l'installazione.
D'altra parte, ci sono aziende colossali che, grazie ai sussidi governativi, riducono il costo dei pannelli solari che producono. Questi includono la grande produzione tedesca e, ovviamente, russa. Se decidi di acquistare prodotti cinesi, è meglio dare la preferenza a qualche nota azienda che ha già giustificato il suo nome sul mercato.
Cos'è una batteria solare? Si tratta di un generatore di tipo fotovoltaico a corrente continua che converte l'energia solare in energia elettrica. Tali batterie utilizzano moduli di silicio - semiconduttori.
Per scegliere una batteria solare per la tua casa, dovrai prestare attenzione ad alcuni dei nostri consigli. Vale a dire:
Vale a dire:
Quando acquisti un sistema di pannelli solari, tieni presente che deve adattarsi alla tua casa. In primo luogo, il clima della tua zona gioca un ruolo importante. La durata della luce solare sulla casa e, naturalmente, il tempo del regime cumulativo dipenderanno da esso. Per determinare quanto sia adatto il tuo territorio, dovrai utilizzare una mappa di illuminazione.
Considera la quantità di calore che vuoi ricevere alla fine. L'opzione migliore sarebbe una batteria in grado di coprire circa 40-80 esigenze di calore. I sistemi meno efficienti costeranno un ordine di grandezza in più. È inoltre necessario tenere conto del design e delle capacità dell'intero sistema. Questo può garantirvi la stabilità dell'impianto in caso di forza maggiore.
Tutti questi calcoli sono affidati al meglio a specialisti.
Assicurati di prestare attenzione al produttore della batteria, nonché al materiale utilizzato nella produzione della cellula fotoelettrica del modulo.Ci può essere sia silicio mono che policristallino
È da queste qualità che dipenderà non solo il prezzo, ma anche l'efficienza e la durata dell'impianto.
Seguendo questi suggerimenti potrai scegliere il tipo di installazione più adatto alla tua zona. Tuttavia, è meglio che le persone associate a questo campo di attività siano coinvolte nei tuoi calcoli.
Policristalli e applicazioni solari
I wafer monocristallini sono migliorati e superiori ai policristalli.
Grazie alla struttura flessibile, possono essere posizionati sul tetto di una casa o gazebo.
Gli elementi policristallini vanno bene per le stazioni stradali,
poiché sono installati solo su una superficie piana, per loro è necessario occuparsi di un posto separato nel giardino. Se posizionati in un gazebo, non è consentita la smaltatura dei pannelli, poiché ciò comporta una diminuzione dell'efficienza. L'efficienza dei pannelli disponibili in commercio è di circa il 18%, che è inferiore a quella monocristallina. Le lastre policristalline subiscono perdite di efficienza dovute principalmente alla disomogeneità della superficie.
Il wafer monocristallino flessibile è conveniente
Confronto di cristallo singolo e
Quindi, quale pannello solare è meglio: monocristallino o policristallino? Per rispondere a questa domanda, devi prima capire, ma in che cosa differiscono?
La foto sotto mostra due tipi principali:
La prima cosa che salta all'occhio è l'aspetto.
Gli elementi monocristallini hanno angoli arrotondati e una superficie uniforme. Gli angoli arrotondati sono dovuti al fatto che nella produzione di silicio monocristallino si ottengono grezzi cilindrici. L'uniformità del colore e della struttura degli elementi a cristallo singolo è dovuta al fatto che si tratta di un singolo cristallo di silicio cresciuto e la struttura cristallina è omogenea.
A loro volta, gli elementi policristallini hanno una forma quadrata a causa del fatto che durante la produzione si ottengono grezzi rettangolari. L'eterogeneità del colore e della struttura degli elementi policristallini è dovuta al fatto che sono costituiti da un gran numero di cristalli di silicio eterogenei e includono anche una piccola quantità di impurità.
La seconda e probabilmente la principale differenza è l'efficienza della conversione dell'energia solare.
Gli elementi monocristallini e, di conseguenza, i pannelli basati su di essi hanno oggi la massima efficienza - fino al 22% tra quelli prodotti in serie e fino al 38% per quelli utilizzati nell'industria spaziale. Il silicio monocristallino è prodotto da materie prime altamente purificate (99,999%).
Le celle policristalline disponibili in commercio hanno un'efficienza fino al 18%. La minore efficienza è dovuta al fatto che nella produzione del silicio policristallino non viene utilizzato solo silicio primario di elevata purezza, ma anche materie prime secondarie (ad esempio pannelli solari riciclati o scarti di silicio dell'industria metallurgica). Ciò porta alla comparsa di vari difetti negli elementi policristallini, come confini cristallini, microdifetti, impurità di carbonio e ossigeno.
L'efficienza delle celle è in ultima analisi responsabile delle dimensioni fisiche dei pannelli solari. Maggiore è l'efficienza, minore sarà l'area del pannello a parità di potenza.
La terza differenza è il prezzo della batteria solare.
Naturalmente, il prezzo di una batteria a cristallo singolo è leggermente superiore per unità di potenza. Ciò è dovuto al processo di produzione più costoso e all'uso di silicio altamente purificato. Tuttavia, questa differenza è insignificante e in media di circa il 10%.
Quindi, elenchiamo le principali differenze tra le celle solari monocristalline e policristalline:
Aspetto esteriore.
Efficienza.
Prezzo.
Come si può vedere da questo elenco, per una centrale solare non importa quale pannello solare verrà utilizzato nella sua composizione.I parametri principali: la tensione e la potenza del pannello solare non dipendono dal tipo di elementi utilizzati e spesso in vendita è possibile trovare pannelli di entrambi i tipi della stessa potenza. Quindi la scelta finale spetta all'acquirente. E se non è imbarazzato dal colore non uniforme degli elementi e da un'area leggermente più ampia, probabilmente sceglierà pannelli solari policristallini più economici. Se questi parametri sono importanti per lui, allora il pannello solare monocristallino leggermente più costoso sarà la scelta più ovvia.
In conclusione, vorrei sottolineare che secondo i dati dell'Associazione Europea EPIA nel 2010, la produzione di celle solari per tipo di silicio utilizzato in esse è stata distribuita come segue:
1. policristallino - 52,9%
2. monocristallino - 33,2%
3. amorfi, ecc. - 13,9%
In altre parole, le celle solari policristalline sono i leader mondiali in termini di volume di produzione.
Prezzo
I pannelli solari su diverse fotocellule hanno costi diversi. I prezzi per i pannelli monocristallini sono leggermente più alti (tipicamente nell'intervallo del 10%), a causa del processo più costoso e della necessità di utilizzare silicio ad alta purezza.
Pertanto, prima di decidere quali moduli scegliere, è necessario decidere le condizioni per il loro utilizzo, il luogo di installazione e il budget. In effetti, alla centrale solare non importa quale pannello produce corrente, l'importante sono gli indicatori di potenza e tensione in uscita. E questi valori possono essere gli stessi per prodotti su diversi tipi di celle, differiranno solo per superficie. Pertanto, se le dimensioni non sono critiche, allora si possono acquistare pannelli solari delle stesse prestazioni (su policristalli), ma con un'area leggermente maggiore, costeranno un po' meno.
Caratteristiche dei pannelli a film sottile.
Il processo di produzione dei pannelli a film sottile consiste nella deposizione sottovuoto di un materiale fotovoltaico sotto forma di film sottile su un substrato-base. A seconda delle caratteristiche richieste vengono utilizzati vari tipi di substrati e tipi di sostanze spruzzate. In particolare per la deposizione di film sottili vengono utilizzati i seguenti materiali: silicio amorfo (a-Si), tellururo di cadmio (CdTe), rame, indio, gallio, composti del selenio - seleniuri (CIS/CIGS), elementi organici vari (OPC)
L'efficienza delle celle solari a film sottile dipende dalla qualità e dalla purezza del processo tecnologico e varia dal 7 al 13%. Con lo sviluppo della tecnologia e l'introduzione dell'innovazione, l'aumento di efficienza previsto sarà del 3%. Negli anni 2000, il mercato dei pannelli a film sottile è cresciuto in modo significativo. Ciò è dovuto allo sviluppo della tecnologia per la deposizione di film sottili e allo sviluppo del livello di produzione in generale. Pertanto, sta diventando più facile acquistare pannelli solari e il loro prezzo sta diventando più accessibile.
Vantaggi delle batterie a film sottile:
- basso costo di produzione, quindi minor prezzo per il pannello nel suo complesso.
- aspetto estetico della struttura, dovuto all'elevata uniformità.
- la possibilità di realizzare strutture flessibili
- Si riduce il numero di perdite di prestazioni dovute al riscaldamento o all'illuminazione indiretta.
Allo stesso tempo, le strutture a film sottile presentano una serie di svantaggi:
— è necessaria un'area di installazione sufficientemente ampia della struttura per garantire la conversione della quantità richiesta di energia solare.
- l'installazione di più pannelli richiede hardware di montaggio aggiuntivo e maggiori costi di installazione.
- la vita utile di tali pannelli è inferiore a quella delle controparti cristalline.
Eppure, quali pannelli sono i più adatti per l'uso in abitazioni private per fornire elettricità a una casa o un cottage?
Per risolvere questo problema, non farà male consultare specialisti nel campo dei convertitori fotoelettronici di energia solare e condurre una valutazione quantitativa e qualitativa di tutti i fattori: dall'area all'illuminazione della superficie di montaggio. Questa consulenza ti consentirà di determinare esattamente ciò di cui hai bisogno.
Con la mancanza di spazio per l'installazione, prestare attenzione alle batterie monocristalline con la massima efficienza.Sfortunatamente, al momento, sul mercato russo dei prodotti fotoelettronici, in particolare dei convertitori, la scelta degli elementi è limitata e, molto probabilmente, così come la scelta dei moduli del design richiesto o della composizione del film
In questo caso, potrebbe essere necessario ordinare moduli dall'estero o acquistarli in Russia con un preordine. Tuttavia, in questo caso, il prezzo delle batterie sarà più alto.
Se la fascia di prezzo dei materiali e della lavorazione è più importante, l'opzione migliore è utilizzare strutture su lastre policristalline. Ti permetteranno di fornire indicatori di prestazione abbastanza buoni e allo stesso tempo di risparmiare denaro.
Quando si scelgono i pannelli a film sottile, ricordarsi di considerare i requisiti di installazione. Il costo dei lavori di installazione aggiuntivi influirà in modo significativo sulla stima finale.
Dopo aver deciso il tipo e le dimensioni dei pannelli solari, non resta che acquistare le unità necessarie, installare e divertirsi utilizzando uno dei modi più ecologici per generare elettricità per il fabbisogno domestico.
Pannelli solari
- durevole (la durata è di 25-30 anni)
- facile da installare
- facile da mantenere
- affidabile ed efficiente
La produzione dei moduli si basa sull'utilizzo del silicio. Il silicio è il secondo elemento più abbondante nella crosta terrestre dopo l'ossigeno. È difficile trovare il silicio in natura nella sua forma pura, molto spesso si trova in combinazione con ossigeno - silice (Si02). Questo elemento chimico ha un'elevata reattività e nella sua forma pura è il semiconduttore più importante nella moderna radioelettronica, tecnologia informatica ed energia alternativa. A seconda delle tecnologie di produzione, ci sono diversi tipi di pannelli che vengono costantemente migliorati. I tipi più comuni di moduli sono i pannelli cristallini e a film sottile o amorfi. Le celle fotovoltaiche cristalline sono monocristalline o policristalline
Pannelli monocristallini
Un wafer di monosilicio è un cristallo singolo sotto forma di lingotti di silicio cilindrico, massimamente puro, da cui si ottengono dischi di silicio rettangolari tagliandoli con il metodo Czochralski. Gli elementi monocristallini sono quadrati con angoli arrotondati o tagliati, di struttura uniforme, di spessore 0,2-0,3 mm, di colore blu scuro o nero con rivestimento antiriflesso. I moduli solari monocristallini sono altamente efficienti, compatti e hanno la vita utile più lunga.
La tecnologia per la produzione di celle solari da celle a cristallo singolo è piuttosto costosa. Ciò è dovuto all'uso di silicio altamente purificato.
Pannelli policristallini
I wafer solari in polisilicio sono prodotti raffreddando gradualmente la sostanza di silicio. Questa tecnologia di produzione richiede meno energia e il silicio non è del massimo grado di purificazione. I blocchi di policristalli vengono elaborati allo stesso modo di un grezzo monocristallino. I pannelli policristallini sono un blocco di cristalli di diverse direzioni, alcuni cristalli sono ben visibili sul taglio, si tratta di quadrati regolari blu con rivestimento antiriflesso o grigio argento senza rivestimento, di 0,2 - 0,3 mm di spessore. L'efficienza di tali batterie è inferiore (dal 13% al 18%).
Pannelli solari a film sottile (amorfi).
La principale differenza tra i pannelli a film sottile o amorfi è la deposizione di un sottile strato di silicio amorfo sul substrato. Il materiale di rivestimento può essere a base flessibile (plastica) o rigida (vetro o metallo). I pannelli amorfi si distinguono dalle altre tipologie per il loro colore grigio scuro, sono flessibili, compatti e leggeri. Il costo è inferiore rispetto al silicio tradizionale.Tali batterie funzionano benissimo in aria molto polverosa, hanno abbastanza luce diffusa. Le recenti innovazioni nello sviluppo di pellicole di silicio hanno portato alla produzione di efficienti celle solari multigiunzione che contengono più strati di silicio. Diversi materiali semiconduttori assorbono la luce solare in modo diverso, catturando così l'intero spettro della radiazione.
Progettazione e applicazione
Secondo il dispositivo, tutti i convertitori solari sono divisi in monocristallini e policristallini. Il design di ogni pannello ne determina l'efficacia e il costo. I produttori mondiali di questi dispositivi utilizzano silicio, tellururo di cadmio e composti a base di rame, indio, gallio e selenio come fluido di lavoro. Le ultime realizzazioni in questo settore sono le batterie, il cui materiale di lavoro è l'arseniuro di gallio.
L'industria nazionale per la produzione di generatori solari utilizza principalmente wafer semiconduttori di silicio. I moduli pronti progettati per generare corrente elettrica combinano un insieme di celle con il loro design. I pannelli piatti sono installati su speciali rack con dispositivi rotanti, con l'aiuto dei quali viene impostato il massimo angolo possibile di incidenza dei raggi solari sul semiconduttore durante il giorno. Un'opzione più economica ma meno efficace consiste nell'utilizzare strutture fisse impostate su un certo angolo costante.
Un elemento importante di qualsiasi gruppo solare sono le batterie che immagazzinano l'energia elettrica per l'uso notturno o durante le ore poco illuminate del giorno. Quindi viene dalle batterie direttamente al carico, o prima all'inverter 12 (24) - 220 V, e quindi all'utenza, a seconda del tipo.
Opinione di un esperto
Alexey Bartosh
Specialista nella riparazione, manutenzione di apparecchiature elettriche ed elettroniche industriali.
Chiedi a un esperto
È redditizio generare energia solare dove ci sono molti giorni luminosi in un anno. La maggior parte delle regioni della Federazione Russa non sono adatte all'utilizzo solo dell'energia solare. I generatori solari sono più spesso utilizzati solo come dispositivi di alimentazione aggiuntivi.
Conclusione
Sebbene ci siano differenze tra i diversi tipi di moduli, non esiste una risposta chiara su quale modulo solare soddisfi meglio tutte le possibili esigenze. Il tipo di modulo viene selezionato in base alle caratteristiche del sito e ai requisiti di installazione.
Quando si sceglie un modulo, viene spesso posta la domanda: quale batteria solare è migliore: monocristallina o policristallina, o forse amorfa? Dopotutto, sono i più comuni nel nostro secolo. Sono state fatte molte ricerche per trovare la risposta. Vediamo cosa hanno mostrato i risultati:
efficienza e durata
Gli elementi monocristallini hanno un'efficienza di circa il 17-22%, la loro durata è di almeno 25 anni. L'efficienza del policristallino può raggiungere il 12-18%, servono anche per almeno 25 anni. L'efficienza dell'amorfo è del 6-8% e diminuisce molto più velocemente del cristallino, funzionano non più di 10 anni.
Coefficiente di temperatura
In condizioni reali di utilizzo, i pannelli solari si riscaldano, il che porta ad una diminuzione della potenza nominale del 15-25%. Il coefficiente di temperatura medio per poli e mono è -0,45%, amorfo -0,19%. Ciò significa che quando la temperatura aumenta di 1°C rispetto alle condizioni standard, le batterie cristalline saranno meno produttive di quelle amorfe.
Perdita di efficienza
La degradazione dei moduli solari monocristallini e policristallini dipende dalla qualità degli elementi iniziali: più boro e ossigeno contengono, più velocemente diminuisce l'efficienza. I wafer di polisilicio hanno meno ossigeno, mentre i wafer di monosilicio hanno meno boro. Pertanto, a parità di qualità del materiale e condizioni d'uso, non vi è alcuna particolare differenza tra il grado di degrado di questi e di altri moduli, in media è di circa l'1% all'anno.Il silicio idrogenato viene utilizzato nella produzione di batterie amorfe. Il contenuto di idrogeno è dovuto alla sua più rapida degradazione. Quindi, quelli cristallini si degradano del 20% dopo 25 anni di funzionamento, quelli amorfi sono 2-3 volte più veloci. Tuttavia, i modelli di bassa qualità possono perdere efficienza del 20% nel primo anno di utilizzo. Questo vale la pena considerare al momento dell'acquisto.
Prezzo
Qui, la superiorità è completamente dalla parte dei moduli amorfi: il loro prezzo è inferiore a quelli cristallini, a causa della produzione più economica. Il secondo posto è occupato da poly, mentre il mono è il più costoso.
Dimensioni e area di installazione
Le batterie monocristalline sono più compatte. Per creare un array con la potenza richiesta, avrai bisogno di meno pannelli rispetto ad altri tipi. Quindi, una volta installati, occuperanno un po' meno spazio. Ma i progressi non si fermano e, in termini di rapporto potenza/area, i moduli policristallini stanno già recuperando terreno rispetto al mono. Quelli amorfi sono ancora in ritardo: la loro installazione richiederà 2,5 volte più spazio.
Sensibilità alla luce
I moduli di silicio amorfo stanno conducendo qui. Hanno la migliore efficienza di conversione dell'energia solare grazie al contenuto di idrogeno dell'elemento. Pertanto, rispetto a quelli cristallini, funzionano in modo più efficiente in condizioni di scarsa illuminazione. Mono e poli, in condizioni di scarsa illuminazione, funzionano più o meno allo stesso modo: reagiscono in modo significativo ai cambiamenti nell'intensità della luce.
Produzione annuale
Come risultato di test di moduli di diversi produttori, è emerso che quelli monocristallini generano più elettricità all'anno rispetto a quelli policristallini. E quelli, a loro volta, sono più produttivi di quelli amorfi, nonostante questi ultimi generino energia anche in condizioni di scarsa illuminazione.
Si può concludere che i pannelli solari mono e poli presentano piccole ma importanti differenze. Sebbene il mono sia ancora più efficiente e il rendimento su di essi sia maggiore, il poly sarà ancora più popolare. È vero, dipende dalla qualità del prodotto. Tuttavia, la maggior parte delle grandi centrali solari sono assemblate sulla base di polimoduli. Ciò è dovuto al fatto che gli investitori guardano al costo totale del progetto e al periodo di ammortamento e non alla massima efficienza e durata.
Ora sulle batterie amorfe. Cominciamo con i vantaggi: il metodo di fabbricazione è il più semplice ed economico, perché non è richiesto il taglio e la lavorazione del silicio. Ciò si riflette nel basso costo del prodotto finale. Sono senza pretese - possono essere installati ovunque e non schizzinosi - non hanno paura della polvere e del tempo nuvoloso.
Tuttavia, i moduli amorfi presentano anche degli svantaggi che prevalgono sui loro vantaggi: rispetto ai tipi precedenti, hanno l'efficienza più bassa, si deteriorano rapidamente - l'efficienza diminuisce del 40% in meno di 10 anni e richiedono molto spazio per l'installazione.
