Qu'est-ce qu'une cellule solaire monocristalline
Nous avons déjà mentionné qu'il existe deux types de panneaux : polycristallin et monocristallin. Pour commencer, considérons un élément monocristallin - il est plus cher, mais plus puissant.
Particularités
Pour une telle batterie, un monocristal de silicium spécial est développé selon la méthode Czochralski. Ce matériau est plus cher qu'une plaquette polycristalline, mais en raison de sa haute qualité, un module monocristallin a un rendement plus élevé. Les panneaux solaires monocristallins, assemblés à partir de cellules de silicium individuelles, ont une efficacité de fonctionnement d'environ 20 à 22 %.
Les rayons de lumière, tombant sur la surface d'un monocristal de silicium, conduisent les électrons libres à un mouvement dirigé. Des deux côtés du cristal, des fils y sont connectés, allant au consommateur.
L'efficacité d'une telle plaque est assez élevée, car les rayons du soleil ne s'y dispersent pas, mais sont uniformément répartis sur toute la surface du cristal. La zone de jonction p-n dans la plaque est grande, grâce à laquelle les électrons pénètrent d'une partie du semi-conducteur à l'autre sans entrave.
Prix
La technologie de croissance de grands monocristaux semi-conducteurs est assez laborieuse, c'est pourquoi le prix d'une telle batterie est toujours plus élevé que celui d'un produit similaire à base de polycristaux. La différence de coût des appareils est de 10%, ce qui est le principal inconvénient d'une batterie monocristalline.
Le prix d'un panneau monocristallin d'une puissance de 150 W est de 5 400 roubles et une batterie de 200 W de même conception coûte 11 700 roubles. Beaucoup plus cher que les appareils 230W et 300W
Construction et application
Semi-conducteur. En règle générale, le silicium mono- ou polycristallin, complété par d'autres composés chimiques qui contribuent à la formation de l'effet photoélectrique. Il se compose de 2 matériaux de conductivité différente, grâce auxquels il y a un mouvement constant d'électrons entre eux (jonction p-n).
Joint - le revêtement le plus fin qui empêche la libre circulation des électrons, situé entre les couches d'un semi-conducteur.
Une source d'électricité, lorsqu'ils sont connectés au joint, les électrons acquièrent la capacité de le surmonter - à la suite de cela, un mouvement ordonné de particules chargées se produit, en fait, un courant électrique est généré.
Accumulateur - stocke l'électricité reçue.
Contrôleur de charge - remplit la fonction de distributeur de flux d'énergie électrique.
Un onduleur est nécessaire pour transformer le courant continu en courant alternatif.
Régulateur de tension.
Pour utiliser les panneaux solaires comme principale source d'électricité, il est important que le nombre de jours clairs prévale sur les jours nuageux. Pour cette raison, dans la plupart des régions de notre pays, ces installations sont principalement utilisées comme auxiliaires.
Apparence
Cependant, l'apparence est la première chose qui attire l'attention. Les monocellules ont une forme carrée avec des coins coupés et une surface uniforme. Cela est dû aux particularités de la production et de la structure cristalline des monocristaux. Lors de la croissance de cristaux de silicium, des ébauches cylindriques sont obtenues, qui, après un traitement ultérieur, sont découpées en de telles plaques «pseudo-carrées». Et l'uniformité de la surface est déterminée par la structure cristalline stricte de la pièce.
Les cellules polycristallines ont une forme carrée régulière. Lors de leur fabrication, à un stade intermédiaire, des ébauches prismatiques sont obtenues, qui sont découpées en plaques carrées (ou rectangulaires). Leur surface externe est inhomogène en raison de la polystructure du silicium.
Cela implique la première différence entre les modules sur mono- et polycellules. C'est la densité de remplissage. Les cellules polycristallines remplissent toute la zone utilisable de la batterie, tandis que des vides inutilisés subsistent entre les monocellules. Cela signifie que, malgré la différence d'efficacité des cellules individuelles, les performances du polymodule par unité de surface peuvent être supérieures.
Quels modules choisir
Le choix de l'option optimale doit être fait en fonction d'une combinaison d'indicateurs de coût, de qualité et de technicité. Il est faux de se laisser guider uniquement par le design, une telle approche peut entraîner un gaspillage d'argent. Il faut répondre aux besoins de la maison en électricité, ajouter la marge nécessaire pour les imprévus et pour une baisse des performances avec une augmentation de la durée de vie.
Vous avez déjà pris la décision d'acheter une centrale solaire, mais vous ne savez pas quel est le meilleur mono ou polycristallin ? Dans cet article, nous analyserons tous les avantages et les inconvénients de la technologie.
Panneaux solaires polycristallins. Mythes et idées fausses
Bien sûr, chaque vendeur et fabricant souhaite vendre exactement son produit et, par conséquent, des idées fausses persistantes se sont formées sur le marché concernant certaines technologies. La technologie du silicium polycristallin ne fait pas exception et présente des différences caractéristiques par rapport au silicium monocristallin pur. Par conséquent, de nombreuses caractéristiques des poly-batteries sont plus souvent interprétées comme des avantages. Mais est-ce? Voici quelques déclarations de vendeurs vendant panneaux solaires
:
- "Le silicium polycristallin fonctionne mieux par temps nuageux !"
- "La durée de vie des poly-modules est la même que celle d'un monocristal."
- "Les panneaux solaires polycristallins sont moins chers et donc plus abordables"
Il convient de noter que la première déclaration en elle-même indique que vous ne communiquez pas avec un professionnel. Les cellules solaires au silicium par temps nuageux ont presque les mêmes performances, quelle que soit la technologie. Une qualité telle que "fonctionnement efficace à faible ensoleillement" peut être fière des cellules solaires "sans silicium", amorphes, dont l'efficacité totale fluctue autour de 6 à 9%.
Poli - les éléments sont vraiment un peu moins chers, car leur processus de production n'est pas laborieux et rapide. Mais étant donné que leur efficacité est inférieure de 15 à 25%, afin d'obtenir une production comparable à la technologie MONO, la surface des produits devrait être plus grande. Cela signifie des coûts plus élevés pour le produit (verre, boîte, étui) et des coûts de transport. Les coûts d'installation du produit, le coût des fixations et de la commutation deviennent plus élevés. Ce qui sera moins cher pour vous - considérez par vous-même, mais le prix initial des produits n'est pas encore une centrale solaire.
Leur ressource de travail est également exagérée. Les cellules solaires polycristallines réduisent considérablement l'efficacité sur une période plus courte que le "silicium pur".
Analysons maintenant les idées fausses concernant les cellules solaires monocristallines.
Panneaux solaires pour la maison - le plus haut rendement !
Les avantages des panneaux solaires monocristallins sont indéniables. Mais de légères fluctuations de prix ne sont pas toujours perçues correctement par l'acheteur final. Panneaux solaires pour la maison
, de type mono, est vraiment un peu plus cher et ne se trouve pas chez tous les constructeurs et vendeurs.
Les panneaux en silicium monocristallin présentent de nombreux avantages :
- Dimensions globales plus compactes par watt de puissance générée ;
- Longue durée de vie avec une perte minimale d'efficacité cristalline (pas plus de 20 %, plus de 25 ans) ;
- La plus grande efficacité de conversion d'énergie (du solaire à l'électrique).
N'est-ce pas suffisant pour faire un choix vers une technologie plus avancée et performante ?
Film panneaux solaires principales différences
Vous pouvez immédiatement comprendre que les panneaux solaires en rouleau de film présentent un grand nombre de différences par rapport aux options cristallines.
La première chose à laquelle vous devez faire attention est leur épaisseur, elle est inférieure à 1 micron, de plus, elles sont très souples, cette qualité leur permet d'être posées sur n'importe quelle surface, même sur des surfaces cylindriques.
En plus de ces avantages, les batteries à film présentent les avantages suivants :
- Ils conservent des paramètres de fonctionnement même en lumière diffuse, de ce fait, leur énergie totale est augmentée de 15% par rapport aux variétés cristallines ;
- Ils ont un faible coût, ce qui signifie que leur achat sera budgétaire ;
- Leur travail dans les systèmes électriques à haute puissance est plus efficace ;
- Dans les climats chauds, les batteries ne réduisent pas leur productivité ;
- Ils ont un fort taux d'absorption du spectre solaire sous forme optique.
Bien sûr, malgré tous les avantages, comme toute autre installation, les batteries à film présentent certains inconvénients. De grandes dimensions peuvent être saisies ici, par rapport aux panneaux cristallins, ceux en film occupent une surface presque 3 fois plus grande. Un autre inconvénient est que des contrôleurs de type haute tension sont nécessaires pour utiliser de telles batteries.
Caractéristiques des panneaux monocristallins
Le système monocristallin se compose de dizaines de photocellules combinées en un seul panneau. Les cristaux sont obtenus par croissance - selon la méthode Czochalski. Chacun d'eux est fixé sur une base en fibre de verre, qui protège de la poussière et de l'humidité. Le matériau des éléments est du silicium purifié. Les cellules photosensibles sont orientées dans une direction, grâce à quoi l'efficacité des panneaux monocristallins est supérieure à celle des panneaux polycristallins. Autres caractéristiques:
durée de fonctionnement continu - au moins 20 ans;
L'efficacité des monocristaux est en moyenne jusqu'à 20-22% (à l'exclusion des pertes de l'électricité reçue), dans certains cas - jusqu'à 20%;
le niveau d'absorption est plus élevé que dans les panneaux polycristallins ;
Le seul inconvénient des systèmes monocristallins est un coût plus élevé, cependant, le coût de leur acquisition est rapidement amorti.
Avec un manque d'espace, alors qu'il est extrêmement important d'obtenir le maximum d'énergie de chaque mètre carré, une telle solution est préférable.
Caractéristiques des panneaux polycristallins
Les polycristaux sont obtenus par refroidissement progressif du silicium fondu. Cette technologie est moins chère que la croissance artificielle de monocristaux, cependant, une granulation peut être présente sur les bords des polycristaux, ce qui conduit à une diminution de leur efficacité. La différence fondamentale avec les monocristaux est la structure et la couleur hétérogènes. Cela est dû aux impuretés et au fait que le système contient des cristaux de différents types. Particularités :
L'efficacité est inférieure à celle des éléments monocristallins - jusqu'à 17-18%;
prix abordable - la production de panneaux polycristallins est moins chère;
le taux de perte de puissance (dégradation) des polycristaux est inférieur à celui des monocristaux.
Ainsi, si la tâche consiste à obtenir une certaine quantité d'électricité, lors de l'utilisation de panneaux polycristallins, une grande surface sera nécessaire. Il existe une opinion selon laquelle il est plus rentable de les utiliser dans les régions à prédominance de jours nuageux - avec un ensoleillement insuffisant, les polycristaux fournissent plus d'énergie que les monocristaux.
Comparaison des principales caractéristiques des éléments monocristallins et polycristallins
Chacun des systèmes a ses avantages et ses inconvénients. Comment déterminer lequel est préférable, mono ou polycristaux ? Nous portons à votre connaissance un tableau comparatif, qui reprend les principales caractéristiques de chacune des options :
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Paramètre |
monocristaux |
Polycristaux |
Conclusion |
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Coéfficent de température |
0,45 % |
0,45 % |
La réduction de puissance dans les deux types de systèmes est presque la même |
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Taux de dégradation |
De 3% la première année de fonctionnement, les années suivantes - de 0,71%. |
De 2 % la première année d'exploitation, de 0,67 % les années suivantes. |
La différence est insignifiante, elle peut donc être négligée. |
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Prix |
Le coût élevé est dû à la complexité de la production. |
10 à 15 % moins cher que les cellules monocristallines. |
Pour beaucoup, le prix est le facteur décisif en faveur des panneaux polycristallins. |
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Photosensibilité (au niveau de lumière 600 W/m |
Avec les mêmes modules de puissance, la différence ne dépasse pas 10 %. |
En fait, cet indicateur peut être négligé. |
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Production annuelle |
Selon le laboratoire PHOTON, il est légèrement supérieur (pas plus de 2%) pour les monocristaux. Cependant, des études plus détaillées ont montré que ce n'est pas seulement le type de panneau qui compte, mais aussi la marque. |
Les propriétés d'une batterie solaire particulière sont plus importantes - elles constituent le critère de sélection clé. |
Lors du choix des panneaux solaires, il faut faire attention non seulement au type de cellules photovoltaïques, mais aussi à d'autres critères : rapport qualité-prix, ressource déclarée (période de garantie), tension à puissance maximale et équipement.
Existe-t-il des panneaux solaires bon marché ?
Des spécialistes et des scientifiques s'efforcent de créer des batteries qui deviendront largement disponibles pour l'ensemble de la population. Avec des étapes petites mais réussies, ils se rapprochent de cet objectif et améliorent en même temps les matériaux utilisés dans cette technologie à chaque fois. Bien sûr, il existe également des fabricants qui traitent avec négligence les produits qu'ils proposent aux clients et vendent sciemment des produits de mauvaise qualité. C'est le principal problème si vous souhaitez soudainement acheter une batterie solaire bon marché.
Non seulement les résidents de la Fédération de Russie, mais aussi les pays européens sont convaincus que des installations peu coûteuses sont proposées par les fabricants chinois. On peut voir que ce sont les fabricants chinois qui ont inondé le marché des batteries solaires, obligeant de nombreuses grandes entreprises à se déclarer en faillite, qui ne pouvaient tout simplement pas supporter la concurrence des Chinois.
Ainsi, par exemple, vous devez savoir quels produits peuvent être budgétaires et lesquels ne le sont pas. Il est peu probable que l'on trouve des panneaux monocristallins bon marché, car ces types comprennent les éléments les plus puissants.
Par conséquent, il est très important de connaître les caractéristiques de l'installation.
D'autre part, il existe des entreprises géantes qui, grâce aux subventions gouvernementales, réduisent le coût des panneaux solaires qu'elles produisent. Il s'agit notamment de grandes productions allemandes et, bien sûr, russes. Si vous décidez d'acheter des produits chinois, il est préférable de privilégier une entreprise bien connue qui a déjà justifié son nom sur le marché.
Qu'est-ce qu'une batterie solaire ? Il s'agit d'un générateur de type photovoltaïque à courant continu qui convertit l'énergie solaire en énergie électrique. Ces batteries utilisent des modules de silicium - semi-conducteurs.
Afin de choisir un panneau solaire pour votre maison, vous devrez prêter attention à quelques-uns de nos conseils. À savoir:
À savoir:
Lors de l'achat d'un système de panneaux solaires, gardez à l'esprit qu'il doit s'adapter à votre maison. Premièrement, le climat de votre région joue un grand rôle. La durée d'ensoleillement au-dessus de la maison et, bien sûr, la durée du régime cumulatif en dépendront. Afin de déterminer l'adéquation de votre territoire, vous devrez utiliser une carte d'éclairage.
Considérez la quantité de chaleur que vous souhaitez recevoir à la fin. La meilleure option serait une batterie pouvant couvrir environ 40 à 80 besoins en chaleur. Les systèmes qui sont moins efficaces coûteront un ordre de grandeur plus cher. Il est également nécessaire de prendre en compte la conception et les capacités de l'ensemble du système. Cela peut vous garantir la stabilité de l'installation en cas de force majeure.
Tous ces calculs sont mieux confiés à des spécialistes.
Assurez-vous de faire attention au fabricant de la batterie, ainsi qu'au matériau utilisé dans la production de la cellule photoélectrique du module.Il peut y avoir du silicium mono et polycristallin
C'est de ces qualités que dépendront non seulement le prix, mais aussi l'efficacité, ainsi que la durée de vie de l'installation.
En suivant ces conseils, vous serez en mesure de choisir le type d'installation qui convient à votre région. Mais encore, il vaut mieux que les personnes associées à ce domaine d'activité soient engagées dans vos calculs.
Polycristaux et applications solaires
Les plaquettes monocristallines sont améliorées et supérieures aux polycristaux.
En raison de la structure flexible, ils peuvent être placés sur le toit d'une maison ou d'un belvédère.
Les éléments polycristallins sont bons pour la station de rue,
puisqu'ils ne sont installés que sur une surface plane, il est nécessaire pour eux de s'occuper d'un endroit séparé dans le jardin. Lorsqu'il est placé dans un belvédère, le vitrage des panneaux n'est pas autorisé, car cela entraîne une diminution de l'efficacité. L'efficacité des panneaux disponibles dans le commerce est d'environ 18 %, ce qui est inférieur au monocristallin. Les plaques polycristallines subissent des pertes d'efficacité principalement dues à l'inhomogénéité de surface.
La plaquette monocristalline flexible est pratique
Comparaison du monocristal et
Alors, quel panneau solaire est le meilleur - monocristallin ou polycristallin ? Pour répondre à cette question, vous devez d'abord comprendre, mais en quoi diffèrent-ils?
La photo ci-dessous montre deux types principaux :
La première chose qui attire votre attention est l'apparence.
Les éléments monocristallins ont des coins arrondis et une surface uniforme. Les coins arrondis sont dus au fait que lors de la production de silicium monocristallin, des ébauches cylindriques sont obtenues. L'uniformité de la couleur et de la structure des éléments monocristallins est due au fait qu'il s'agit d'un seul cristal de silicium développé et que la structure cristalline est homogène.
À leur tour, les éléments polycristallins ont une forme carrée du fait que des ébauches rectangulaires sont obtenues lors de la production. L'hétérogénéité de la couleur et de la structure des éléments polycristallins est due au fait qu'ils sont constitués d'un grand nombre de cristaux de silicium hétérogènes et comprennent également une petite quantité d'impuretés.
La deuxième et probablement la principale différence est l'efficacité de la conversion de l'énergie solaire.
Les éléments monocristallins et, par conséquent, les panneaux basés sur eux ont aujourd'hui le rendement le plus élevé - jusqu'à 22% parmi ceux produits en série et jusqu'à 38% pour ceux utilisés dans l'industrie spatiale. Le silicium monocristallin est produit à partir de matières premières hautement purifiées (99,999%).
Les cellules polycristallines disponibles dans le commerce ont une efficacité allant jusqu'à 18 %. Le rendement inférieur est dû au fait que dans la production de silicium polycristallin, non seulement du silicium primaire de haute pureté est utilisé, mais également des matières premières secondaires (par exemple, des panneaux solaires recyclés ou des déchets de silicium de l'industrie métallurgique). Cela conduit à l'apparition de divers défauts dans les éléments polycristallins, tels que des joints cristallins, des microdéfauts, des impuretés de carbone et d'oxygène.
L'efficacité des cellules est finalement responsable de la taille physique des panneaux solaires. Plus le rendement est élevé, plus la surface du panneau est petite à puissance égale.
La troisième différence est le prix de la batterie solaire.
Naturellement, le prix d'une batterie monocristalline est légèrement plus élevé par unité de puissance. Cela est dû au processus de fabrication plus coûteux et à l'utilisation de silicium hautement purifié. Cependant, cette différence est insignifiante et se situe en moyenne autour de 10 %.
Ainsi, nous listons les principales différences entre les cellules solaires monocristallines et polycristallines :
Apparence.
Efficacité.
Prix.
Comme on peut le voir sur cette liste, pour une centrale solaire, peu importe quel panneau solaire sera utilisé dans sa composition.Les principaux paramètres - la tension et la puissance du panneau solaire ne dépendent pas du type d'éléments utilisés, et vous pouvez souvent trouver des panneaux des deux types de même puissance en vente. Le choix final appartient donc à l'acheteur. Et s'il n'est pas gêné par la couleur non uniforme des éléments et une surface légèrement plus grande, il choisira probablement des panneaux solaires polycristallins moins chers. Si ces paramètres lui importent, alors le panneau solaire monocristallin un peu plus cher sera le choix évident.
En conclusion, je voudrais noter que selon les données de l'association européenne EPIA en 2010, la production de cellules solaires par type de silicium utilisé dans celles-ci était répartie comme suit :
1. polycristallin - 52,9%
2. monocristallin - 33,2%
3. amorphe, etc. - 13,9%
En d'autres termes, les cellules solaires polycristallines sont les leaders mondiaux en termes de volume de production.
Prix
Les panneaux solaires sur différentes cellules photoélectriques ont des coûts différents. Les prix des panneaux monocristallins sont un peu plus élevés (généralement de l'ordre de 10 %), en raison du processus plus coûteux et de la nécessité d'utiliser du silicium de haute pureté.
Ainsi, avant de décider quels modules choisir, vous devez décider des conditions d'utilisation, du lieu d'installation et du budget. En fait, la centrale solaire ne se soucie pas du panneau qui produit du courant pour elle, l'essentiel est la puissance de sortie et les indicateurs de tension. Et ces valeurs peuvent être les mêmes pour les produits sur différents types de cellules, elles ne différeront que par leur surface. Par conséquent, si les dimensions ne sont pas critiques, vous pouvez acheter des panneaux solaires de même performance (sur polycristaux), mais avec une surface légèrement plus grande, ils coûteront un peu moins cher.
Caractéristiques des panneaux à couches minces.
Le procédé de fabrication de panneaux à couches minces consiste en un dépôt sous vide d'un matériau photovoltaïque sous la forme d'une couche mince sur un substrat-base. Selon les caractéristiques recherchées, différents types de substrats et types de substances pulvérisées sont utilisés. En particulier, les matériaux suivants sont utilisés pour le dépôt de couches minces : silicium amorphe (a-Si), tellurure de cadmium (CdTe), cuivre, indium, gallium, composés de sélénium - séléniures (CIS/CIGS), éléments organiques divers (OPC)
L'efficacité des cellules solaires à couches minces dépend de la qualité et de la pureté du processus technologique et varie de 7 à 13 %. Avec le développement de la technologie et l'introduction de l'innovation, l'augmentation prévue de l'efficacité sera de 3 %. Dans les années 2000, le marché des panneaux à couches minces s'est considérablement développé. Cela est dû au développement de la technologie de dépôt de couches minces et à l'évolution du niveau de production en général. Ainsi, il devient plus facile d'acheter des panneaux solaires, et leur prix devient plus abordable.
Avantages des batteries à couches minces :
- un faible coût de production, donc un prix inférieur pour le panneau dans son ensemble.
- aspect esthétique de la structure, dû à une grande uniformité.
- la possibilité de fabriquer des structures souples
- Le nombre de pertes de performances dues au chauffage ou à l'éclairage indirect est réduit.
Dans le même temps, les structures à couches minces présentent un certain nombre d'inconvénients:
- une zone d'installation suffisamment grande de la structure est nécessaire pour assurer la conversion de la quantité d'énergie solaire requise.
- l'installation de plusieurs panneaux nécessite du matériel de montage supplémentaire et des coûts d'installation accrus.
- la durée de vie de ces panneaux est inférieure à celle des homologues cristallins.
Et pourtant, quels sont les panneaux les plus adaptés à une utilisation chez les particuliers pour alimenter en électricité une maison ou un chalet ?
Pour résoudre ce problème, il ne fera pas de mal de consulter des spécialistes dans le domaine des convertisseurs d'énergie solaire photoélectroniques et de procéder à une évaluation quantitative et qualitative de tous les facteurs: de la zone à l'éclairage de la surface de montage. Cette consultation vous permettra de déterminer exactement ce dont vous avez besoin.
Avec un manque d'espace pour l'installation, faites attention aux batteries monocristallines avec une efficacité maximale.Malheureusement, pour le moment, sur le marché russe des produits photoélectroniques, en particulier des convertisseurs, le choix des éléments est limité et, très probablement, ainsi que le choix des modules de la conception ou de la composition de film requise
Dans ce cas, vous devrez peut-être commander des modules depuis l'étranger ou les acheter en Russie en précommande. Cependant, dans ce cas, le prix des batteries sera plus élevé.
Si la gamme de prix des matériaux et des travaux est plus importante, alors la meilleure option est d'utiliser des structures sur des plaques polycristallines. Ils vous permettront de fournir des indicateurs de performance assez bons et en même temps de faire des économies.
Lorsque vous choisissez des panneaux à couches minces, n'oubliez pas de tenir compte des exigences d'installation. Le coût des travaux d'installation supplémentaires affectera considérablement l'estimation finale.
Après avoir décidé du type et de la taille des panneaux solaires, il ne vous reste plus qu'à acheter les unités requises, à les installer et à profiter de l'un des moyens les plus écologiques de produire de l'électricité pour les besoins domestiques.
Panneaux solaires
- durable (la durée de vie est de 25 à 30 ans)
- facile à installer
- facile à maintenir
- fiable et efficace
La production de modules est basée sur l'utilisation de silicium. Le silicium est le deuxième élément le plus abondant de la croûte terrestre après l'oxygène. Il est difficile de trouver du silicium dans la nature sous sa forme pure, le plus souvent on le trouve en combinaison avec de l'oxygène - silice (Si02). Cet élément chimique a une réactivité élevée et, dans sa forme pure, est le semi-conducteur le plus important de l'électronique radio moderne, de la technologie informatique et des énergies alternatives. Selon les technologies de fabrication, il existe plusieurs types de panneaux qui sont constamment améliorés. Les types de modules les plus courants sont les panneaux cristallins et à couches minces ou amorphes. Les cellules photovoltaïques cristallines sont soit monocristallines, soit polycristallines
Panneaux monocristallins
Une plaquette de monosilicium est un monocristal sous forme de lingots de silicium cylindriques de pureté maximale, à partir desquels des disques de silicium rectangulaires sont obtenus par découpe selon la méthode Czochralski. Les éléments monocristallins sont des carrés aux angles arrondis ou coupés, de structure uniforme, de 0,2 à 0,3 mm d'épaisseur, bleu foncé ou noir avec un revêtement antireflet. Les modules solaires monocristallins sont très efficaces, compacts et ont la plus longue durée de vie.
La technologie de fabrication de cellules solaires à partir de cellules monocristallines est assez coûteuse. Cela est dû à l'utilisation de silicium hautement purifié.
Panneaux polycristallins
Les plaquettes solaires en polysilicium sont produites en refroidissant progressivement la substance de silicium. Cette technologie de production nécessite moins d'énergie et le silicium n'est pas du plus haut degré de purification. Les blocs de polycristaux sont traités de la même manière qu'une ébauche monocristalline. Les panneaux polycristallins sont un bloc de cristaux de différentes directions, certains cristaux sont clairement visibles sur la coupe, ce sont des carrés bleus réguliers avec revêtement antireflet ou gris argent sans revêtement, de 0,2 à 0,3 mm d'épaisseur. L'efficacité de ces batteries est plus faible (de 13% à 18%).
Panneaux solaires à couches minces (amorphes)
La principale différence entre les panneaux à couches minces ou amorphes est le dépôt d'une fine couche de silicium amorphe sur le substrat. Le matériau de revêtement peut être une base souple (plastique) ou rigide (verre ou métal). Les panneaux amorphes se distinguent des autres types par leur couleur gris foncé, ils sont souples, compacts et légers. Le coût est inférieur au silicium traditionnel.De telles batteries fonctionnent très bien dans un air très poussiéreux, elles ont suffisamment de lumière diffuse. Des innovations récentes dans le développement de films de silicium ont conduit à la production de cellules solaires multi-jonctions efficaces qui contiennent plusieurs couches de silicium. Différents matériaux semi-conducteurs absorbent différemment la lumière du soleil, capturant ainsi tout le spectre du rayonnement.
Conception et application
Selon l'appareil, tous les convertisseurs solaires sont divisés en monocristallins et polycristallins. L'efficacité et le coût de chaque panneau dépendent de la conception de chaque panneau. Les fabricants mondiaux de ces dispositifs utilisent du silicium, du tellurure de cadmium et des composés à base de cuivre, d'indium, de gallium et de sélénium comme fluide de travail. Les dernières réalisations dans ce domaine sont les batteries, dont le matériau de travail est l'arséniure de gallium.
L'industrie nationale de production de générateurs solaires utilise principalement des tranches de silicium semi-conducteur. Les modules prêts à l'emploi conçus pour générer du courant électrique combinent un ensemble de cellules avec leur conception. Les écrans plats sont installés sur des racks spéciaux avec des dispositifs rotatifs, à l'aide desquels l'angle d'incidence maximal possible des rayons du soleil sur le semi-conducteur est réglé pendant la journée. Une option moins chère mais moins efficace consiste à utiliser des structures fixes réglées sur un certain angle constant.
Un élément important de tout assemblage solaire sont les batteries qui stockent l'énergie électrique pour une utilisation la nuit ou pendant les heures faiblement éclairées de la journée. Ensuite, il vient des batteries directement à la charge, ou d'abord à l'onduleur 12 (24) - 220 V, puis au consommateur, selon son type.
Opinion d'expert
Alexeï Bartosh
Spécialiste de la réparation, de la maintenance d'équipements électriques et électroniques industriels.
Demandez à un expert
Il est rentable de produire de l'énergie solaire là où il y a de nombreux jours ensoleillés dans l'année. La plupart des régions de la Fédération de Russie ne sont pas adaptées à l'utilisation exclusive de l'énergie solaire. Les générateurs solaires sont le plus souvent utilisés uniquement comme dispositifs d'alimentation supplémentaires.
Conclusion
Bien qu'il existe des différences entre les différents types de modules, il n'y a pas de réponse claire quant au module solaire qui répond le mieux à toutes les exigences possibles. Le type de module est choisi en fonction des caractéristiques de votre site et des exigences d'installation.
Lors du choix d'un module, la question est souvent posée : quelle batterie solaire est la meilleure - monocristalline ou polycristalline, ou peut-être amorphe ? Après tout, ce sont les plus courants de notre siècle. Beaucoup de recherches ont été faites pour trouver la réponse. Voyons ce que les résultats ont montré :
efficacité et durée de vie
Les éléments monocristallins ont une efficacité d'environ 17-22%, leur durée de vie est d'au moins 25 ans. L'efficacité des polycristallins peut atteindre 12-18%, ils servent également pendant au moins 25 ans. L'efficacité des amorphes est de 6 à 8% et diminue beaucoup plus rapidement que celle des cristallins, ils ne fonctionnent pas plus de 10 ans.
Coéfficent de température
En conditions réelles d'utilisation, les panneaux solaires chauffent, ce qui entraîne une diminution de la puissance nominale de 15 à 25 %. Le coefficient de température moyen pour poly et mono est de -0,45%, amorphe -0,19%. Cela signifie que lorsque la température augmente de 1°C par rapport aux conditions standard, les batteries cristallines seront moins productives que les batteries amorphes.
Perte d'efficacité
La dégradation des modules solaires monocristallins et polycristallins dépend de la qualité des éléments initiaux - plus ils contiennent de bore et d'oxygène, plus le rendement diminue rapidement. Les tranches de polysilicium contiennent moins d'oxygène, tandis que les tranches de monosilicium contiennent moins de bore. Par conséquent, à qualités de matériau et conditions d'utilisation égales, il n'y a pas de différence particulière entre le degré de dégradation de ceux-ci et des autres modules, en moyenne il est d'environ 1% par an.Le silicium hydrogéné est utilisé dans la production de batteries amorphes. La teneur en hydrogène est due à sa dégradation plus rapide. Ainsi, les cristallins se dégradent de 20% après 25 ans de fonctionnement, les amorphes sont 2 à 3 fois plus rapides. Cependant, les modèles de mauvaise qualité peuvent perdre 20 % d'efficacité au cours de la première année d'utilisation. Cela vaut la peine d'être pris en compte lors de l'achat.
Prix
Ici, la supériorité est complètement du côté des modules amorphes - leur prix est inférieur à celui des modules cristallins, en raison d'une production moins chère. La deuxième place est occupée par le poly, tandis que le mono est le plus cher.
Dimensions et zone d'installation
Les batteries monocristallines sont plus compactes. Pour créer un réseau avec la puissance requise, moins de panneaux seront nécessaires par rapport aux autres types. Ainsi, une fois installés, ils prendront un peu moins de place. Mais les progrès ne s'arrêtent pas là, et en termes de rapport puissance/surface, les modules polycristallins rattrapent déjà le mono. Les amorphes sont toujours à la traîne - leur installation nécessitera 2,5 fois plus d'espace.
Sensibilité à la lumière
Les modules en silicium amorphe sont en tête ici. Ils ont le meilleur rendement de conversion de l'énergie solaire en raison de la teneur en hydrogène de l'élément. Par conséquent, par rapport aux cristallins, ils fonctionnent plus efficacement dans des conditions de faible luminosité. Mono et poly, dans un mauvais éclairage, fonctionnent à peu près de la même manière - ils réagissent de manière significative aux changements d'intensité lumineuse.
Production annuelle
À la suite de tests de modules de différents fabricants, il a été constaté que les monocristallins génèrent plus d'électricité par an que les polycristallins. Et ceux-ci, à leur tour, sont plus productifs qu'amorphes, malgré le fait que ces derniers génèrent de l'énergie même en basse lumière.
On peut en conclure que les panneaux solaires mono et poly ont des différences petites mais importantes. Bien que le mono soit toujours plus efficace et que le retour sur eux soit plus important, le poly sera toujours plus populaire. Certes, cela dépend de la qualité du produit. Cependant, la plupart des grandes centrales solaires sont assemblées sur la base de polymodules. Cela est dû au fait que les investisseurs regardent le coût total du projet et la période de récupération, et non l'efficacité et la durabilité maximales.
Parlons maintenant des piles amorphes. Commençons par les avantages : la méthode de fabrication est la plus simple et la moins coûteuse, car aucune découpe et aucun traitement du silicium ne sont nécessaires. Cela se reflète dans le faible coût du produit final. Ils sont sans prétention - ils peuvent être installés n'importe où, et pas pointilleux - ils n'ont pas peur de la poussière et du temps nuageux.
Cependant, les modules amorphes présentent également des inconvénients qui l'emportent sur leurs avantages : par rapport aux types ci-dessus, ils ont le rendement le plus faible, ils se détériorent rapidement - le rendement diminue de 40 % en moins de 10 ans, et ils nécessitent beaucoup d'espace pour être installés.
