Güneş paneli türleri: tasarımların karşılaştırmalı bir incelemesi ve panel seçimine ilişkin ipuçları

Alternatif enerji Avrupa'da maksimum seviyeye ulaşıyor ve vaatlerini sonuçlarla gösteriyor.Yeni tip güneş panelleri ortaya çıkıyor ve verimleri artıyor.

Bir endüstriyel binanın veya konut binasının güneş enerjisi kullanarak çalışmasını sağlamak istiyorsanız, öncelikle ekipmanlar arasındaki farkları öğrenmeli ve hangi güneş panellerinin belirli bir bölgenin iklim koşullarına uygun olduğunu anlamalısınız.

Bu sorunu çözmenize yardımcı olacağız. Makale, fotoelektrik dönüştürücülerin çalışma prensibini tartışmakta ve farklı güneş pili türlerinin özelliklerini, avantajlarını ve dezavantajlarını gösteren bir genel bakış sunmaktadır. Malzemeye aşina olduktan sonra etkili bir güneş enerjisi sistemi düzenlemek için doğru seçimi yapabileceksiniz.

Güneş panellerinin çalışma prensibi

Güneş panellerinin büyük çoğunluğu fiziksel anlamda fotovoltaik dönüştürücülerdir. Elektrik üretme etkisi yarı iletken p-n bağlantısının olduğu yerde meydana gelir.

Güneş panellerinin maliyetinin temelini oluşturan silikon levhalardır, ancak bunları 24 saat elektrik kaynağı olarak kullanırken ek olarak pahalı piller satın almanız gerekecektir.

Panel, farklı özelliklere sahip iki silikon levhadan oluşur. Işığın etkisi altında, bunlardan birinde elektron eksikliği, diğerinde ise fazlalık gelişir.Her plakada voltaj dönüştürücülere bağlanan bakır iletken şeritler bulunur.

Endüstriyel bir güneş paneli, birbirine bağlanmış ve esnek veya sert bir alt tabaka üzerine monte edilmiş çok sayıda lamine fotovoltaik hücreden oluşur.

Ekipmanın verimliliği büyük ölçüde silikonun saflığına ve kristallerinin yönüne bağlıdır. Mühendislerin son yıllarda iyileştirmeye çalıştığı bu parametrelerdir. Bununla ilgili temel sorun, silikonun saflaştırılmasının ve kristallerin panel boyunca tek yönde düzenlenmesinin temelini oluşturan işlemlerin yüksek maliyetidir.

Her yıl çeşitli güneş panellerinin maksimum verimliliği artıyor çünkü yeni fotovoltaik malzemelere yönelik araştırmalara milyarlarca dolar yatırım yapılıyor (+)

Fotoelektrik dönüştürücülerin yarı iletkenleri yalnızca silikondan değil aynı zamanda diğer malzemelerden de yapılabilir. pil çalışma prensibi değişmez.

Fotoelektrik Dönüştürücü Çeşitleri

Endüstriyel güneş panelleri tasarım özelliklerine ve çalışan fotovoltaik katmanın türüne göre sınıflandırılır.

Cihaz tipine göre şu tip piller vardır:

• esnek paneller;
• katı modüller.

Esnek ince film paneller, çeşitli mimari formlarla çoğu yüzeye monte edilebildikleri için montaj çok yönlülükleri nedeniyle pazarda giderek daha büyük bir yer kaplıyor.

Güneş panellerinin gerçek özellikleri genellikle talimatlarda belirtilenlerden daha düşüktür. Bu nedenle, bunları evde kurmadan önce, tamamlanmış benzer bir projeyi kendiniz görmeniz tavsiye edilir.

Çalışan fotovoltaik katmanın türüne bağlı olarak güneş pilleri aşağıdaki türlere ayrılır:

1. Silikon: monokristal, polikristal, amorf.
2. Tellür-kadmiyum.
3. İndiyum-bakır-galyum selenit bazlı.
4. Polimer.
5. Organik.
6. Galyum arsenit bazlı.
7. Kombine ve çok katmanlı.

Tüm güneş paneli türleri genel tüketicinin ilgisini çekmez, yalnızca ilk iki kristalin alt türü ilgilendirir.

Diğer bazı panel türleri yüksek verimliliğe sahip olmasına rağmen maliyetinin yüksek olması nedeniyle yaygın olarak kullanılmamaktadır.

Silikon fotovoltaik hücreler ısıya oldukça duyarlıdır. Enerji üretimini ölçmek için temel sıcaklık 25°C'dir. Bir derece arttığında panellerin verimliliği %0,45-0,5 oranında azalmaktadır.

Daha sonra tüketicilerin en çok ilgisini çeken güneş panelleri ayrıntılı olarak tartışılacaktır.

Silikon bazlı panellerin özellikleri

Güneş pilleri için silikon, kuvars tozundan - öğütülmüş kuvars kristallerinden yapılır. En zengin hammadde yatakları Batı Sibirya ve Orta Urallarda bulunmaktadır, bu nedenle bu güneş enerjisi alanına yönelik beklentiler neredeyse sınırsızdır.

Şu anda bile kristal ve amorf silikon paneller pazarın %80'inden fazlasını işgal ediyor. Bu nedenle onları daha ayrıntılı olarak ele almaya değer.

Monokristalin silikon paneller

Modern monokristalin silikon plakaların (mono-Si), tüm yüzey üzerinde tek tip koyu mavi bir rengi vardır. Üretimleri için en saf silikon kullanılır. Monokristal güneş pilleri, tüm silikon plakalar arasında en yüksek fiyata sahiptir, ancak aynı zamanda en iyi verimliliği de sağlar.

Dönen mekanizmalara sahip büyük monokristal güneş panelleri çöl manzaralarına mükemmel uyum sağlar. Maksimum üretkenlik için koşullar var

Üretim maliyetinin yüksek olması, tüm silikon kristallerinin aynı yöne yönlendirilme zorluğundan kaynaklanmaktadır. Çalışma katmanının bu fiziksel özelliklerinden dolayı maksimum verim ancak güneş ışınlarının plaka yüzeyine dik gelmesi durumunda sağlanır.

Monokristal piller, panellerin düzleminin güneş ışınlarına mümkün olduğunca dik olması için gün içinde bunları otomatik olarak döndüren ek ekipmanlara ihtiyaç duyar.

Tek taraflı kristallere sahip silikon katmanları, silindirik bir metal bloktan kesilir, böylece bitmiş fotovoltaik bloklar, köşeleri yuvarlatılmış bir kare gibi görünür.

Monokristal silikon pillerin avantajları şunlardır:

1. Yüksek verim %17-25 değerinde.
2. Kompaktlık - polikristalin silikon panellere kıyasla güç birimi başına daha küçük ekipman alanı.
3. Dayanıklılık — 25 yıla kadar yeterli elektrik üretimi verimliliği sağlanır.

Bu tür pillerin yalnızca iki dezavantajı vardır:

1. Yüksek fiyat ve uzun vadeli geri ödeme.
2. Kirliliğe duyarlılık. Toz ışığı dağıtır, bu nedenle onunla kaplanan güneş panellerinin verimliliği keskin bir şekilde azalır.

Doğrudan güneş ışığına ihtiyaç duyması nedeniyle monokristal güneş panelleri kuruluyor çoğunlukla açık alanlarda veya yükseklerde. Bölge ekvator'a ne kadar yakınsa ve güneşli günler ne kadar fazlaysa, bu özel tip fotovoltaik elemanların kurulumu da o kadar tercih edilir.

Çok kristalli güneş pilleri

Polikristalin silikon paneller (multi-Si), kristallerin farklı yönelimi nedeniyle yoğunluğu eşit olmayan mavi bir renge sahiptir. Üretimlerinde kullanılan silikonun saflığı, monokristalin analoglarından biraz daha düşüktür.

Çok yönlü kristaller dağınık ışıkta yüksek verimlilik sağlar - %12-18.Tek yönlü kristallere göre daha düşüktür ancak bulutlu hava koşullarında bu tür paneller daha etkilidir.

Malzemenin heterojenliği aynı zamanda silikon üretim maliyetinin de azalmasına yol açmaktadır. Polikristalin güneş panelleri için saflaştırılmış metal, hiçbir özel numaraya gerek kalmadan kalıplara dökülür.

Üretimde kristallerin oluşturulması için özel teknikler kullanılır ancak bunların yönlülüğü kontrol edilmez. Soğutulduktan sonra silikon katmanlar halinde kesilir ve özel bir algoritmaya göre işlenir.

Polikristal paneller güneşe doğru sürekli yönelim gerektirmez, bu nedenle evlerin ve endüstriyel binaların çatıları bunların yerleştirilmesi için aktif olarak kullanılır.

Gün boyunca hafif bulutlarda amorf silikondan yapılmış güneş panellerinin avantajları fark edilmeyecektir, avantajları yalnızca yoğun bulutların altında veya gölgede ortaya çıkar (+)

Çok yönlü kristallere sahip güneş pillerinin avantajları şunlardır:

1. Yüksek verim dağınık ışık koşullarında.
2. Kalıcı kurulum imkanı binaların çatılarında.
3. Daha az maliyet monokristal panellerle karşılaştırıldığında.
4. Çalışma süresi — 20 yıllık çalışma sonrasında verimlilikteki düşüş yalnızca %15-20'dir.

Polikristal panellerin dezavantajları da vardır:

1. Azalan verimlilik %12-18 değerinde.
2. göreceli hacim — monokristal analoglara kıyasla güç birimi başına daha fazla kurulum alanı gerekir.

Polikristalin güneş panelleri diğer silikon piller arasında giderek artan bir pazar payı kazanıyor. Bu, üretim maliyetlerini düşürmek için geniş potansiyel fırsatlarla sağlanır.Bu tür panellerin verimliliği de her yıl artarak seri üretilen ürünlerde hızla %20'ye yaklaşıyor.

Amorf silikon güneş panelleri

Amorf silikondan güneş panelleri üretme mekanizması, kristal fotovoltaik hücrelerin üretiminden temel olarak farklıdır. Burada kullanılan saf metal olmayan bir madde değil, sıcak buharları alt tabaka üzerinde biriken hidritidir.

Bu teknoloji sonucunda klasik kristaller oluşmaz ve üretim maliyetleri büyük ölçüde azalır.

Biriktirilen amorf silikon güneş pilleri, esnek bir polimer substrat veya sert bir cam levha üzerine monte edilebilir.

Şu anda, her biri verimliliği önemli ölçüde artıran üç nesil amorf silikon panel zaten mevcut. İlk fotovoltaik modüller %4-5 verimliliğe sahipken, şimdi %8-9 verimliliğe sahip ikinci nesil modeller piyasada yaygın olarak satılıyor.

En yeni amorf paneller %12'ye varan verime sahiptir ve halihazırda satışa çıkmaya başlamıştır, ancak yine de oldukça pahalıdırlar.

Bu üretim teknolojisinin özellikleri nedeniyle hem sert hem de esnek bir alt tabaka üzerinde bir silikon tabakası oluşturmak mümkündür. Bu nedenle esnek ince film güneş modüllerinde amorf silikon modüller aktif olarak kullanılmaktadır. Ancak elastik destekli seçenekler çok daha pahalıdır.

Amorf silikonun fizikokimyasal yapısı, elektrik üretmek için zayıf saçılan ışığın fotonlarının maksimum düzeyde emilmesine olanak tanır. Bu nedenle bu tür paneller geniş serbest alanlara sahip kuzey bölgelerde kullanıma uygundur.

Amorf silikon bazlı pillerin verimliliği, bu parametrede galyum arsenit panellerine göre daha düşük olmasına rağmen, yüksek sıcaklıklarda bile azalmaz.

Aynı ekipman maliyetinde, silikon hidrit güneş panelleri, tek ve çok kristalli muadillerine göre daha yüksek performans gösterir (+)

Özetlemek gerekirse amorf güneş panellerinin şu avantajlarını sıralayabiliriz:

1. Çok yönlülük — esnek ve ince paneller üretme, pilleri herhangi bir mimari forma monte etme yeteneği.
2. Yüksek verim dağınık ışıkta.
3. İstikrarlı çalışma yüksek sıcaklıklarda.
4. Tasarımın basitliği ve güvenilirliği. Bu tür paneller pratikte kırılmaz.
5. Zor koşullarda performansı korumak — yüzey tozlu olduğunda kristal analoglarına göre daha az performans düşüşü

Bu tür fotovoltaik hücrelerin ikinci nesilden itibaren kullanım ömrü %15-20 güç kaybıyla 20-25 yıldır. Amorf silikon panellerin tek dezavantajı, gerekli güçteki ekipmanı barındırmak için daha geniş alanlara ihtiyaç duymasıdır.

Silikon içermeyen cihazlara genel bakış

Nadir ve pahalı metaller kullanılarak yapılan bazı güneş panellerinin verimliliği %30'un üzerindedir. Silikon muadillerinden birkaç kat daha pahalıdırlar, ancak özel özellikleri nedeniyle hala yüksek teknolojili bir ticaret nişini işgal etmektedirler.

Nadir metal güneş panelleri

Nadir metal güneş panellerinin birkaç türü vardır ve bunların hepsi monokristalin silikon modüllerden daha verimli değildir.

Ancak aşırı koşullarda çalışabilme yeteneği, bu tür güneş paneli üreticilerinin rekabetçi ürünler üretmesine ve daha fazla araştırma yapmasına olanak tanır.

Kadmiyum tellür paneller, yüzeylerinin gün içinde 70-80 dereceye kadar ısındığı ekvator ve Arap ülkelerinde bina kaplamalarında aktif olarak kullanılmaktadır.

Fotovoltaik hücrelerin yapımında kullanılan ana alaşımlar kadmiyum tellür (CdTe), indiyum bakır galyum selenit (CIGS) ve bakır indiyum selenittir (CIS).

Kadmiyum zehirli bir metaldir ve indiyum, galyum ve tellür oldukça nadir ve pahalıdır, bu nedenle bunlara dayalı güneş panellerinin seri üretimi teorik olarak bile imkansızdır.

Bu tür panellerin verimliliği %25-35 seviyesinde olmakla birlikte istisnai durumlarda %40'a kadar çıkabilmektedir. Daha önce esas olarak uzay endüstrisinde kullanılıyorlardı, ancak şimdi umut verici yeni bir yön ortaya çıktı.

Nadir metallerden üretilen fotoseller 130-150°C sıcaklıklarda stabil çalışması nedeniyle güneş termik santrallerinde kullanılmaktadır. Bu durumda onlarca veya yüzlerce aynadan gelen güneş ışınları, aynı anda elektrik üreten ve termal enerjinin su ısı eşanjörüne aktarılmasını sağlayan küçük bir panel üzerinde yoğunlaşır.

Suyun ısıtılması sonucunda buhar oluşur ve bu da türbinin dönmesine ve elektrik üretmesine neden olur. Bu sayede güneş enerjisi maksimum verimle iki şekilde aynı anda elektrik enerjisine dönüştürülür.

Polimer ve organik analoglar

Organik ve polimer bileşiklere dayalı fotovoltaik modüller yalnızca son on yılda geliştirilmeye başlandı, ancak araştırmacılar şimdiden önemli ilerleme kaydetti.Avrupalı ​​şirket en büyük ilerlemeyi gösteriyor HeliatekHalihazırda çok sayıda yüksek binayı organik güneş panelleriyle donatmış durumda.

Rulo film yapısının kalınlığı HeliaFilm sadece 1 mm'dir.

Polimer panellerin üretiminde karbon fullerenler, bakır ftalosiyanin, polifenilen ve diğerleri gibi maddeler kullanılmaktadır. Bu tür fotovoltaik hücrelerin verimliliği halihazırda% 14-15'e ulaşıyor ve üretim maliyeti, kristal güneş panellerinden birkaç kat daha az.

Organik çalışma katmanının bozunma süresi sorunu ciddidir. Şimdiye kadar, birkaç yıl çalıştıktan sonra verimlilik seviyesini güvenilir bir şekilde doğrulamak mümkün değil.

Organik güneş panellerinin avantajları şunlardır:

• çevresel açıdan güvenli imha olasılığı;
• düşük üretim maliyeti;
• esnek tasarım.

Bu tür fotovoltaik hücrelerin dezavantajları arasında nispeten düşük verim ve panellerin kararlı çalışma süreleri hakkında güvenilir bilgi bulunmaması yer alır. 5-10 yıl içinde organik güneş pillerinin tüm dezavantajlarının ortadan kalkması ve silikon plakalara ciddi rakip haline gelmeleri mümkün.

Hangi güneş panelini seçmelisiniz?

45-60° enlemindeki kır evleri için güneş paneli seçimi zor değildir. Burada dikkate alınmaya değer yalnızca iki seçenek vardır: polikristalin ve monokristalin silikon paneller.

Yer sıkıntısı varsa, tek taraflı kristal yönelimli daha verimli modelleri tercih etmek daha iyidir, sınırsız alan varsa polikristal pillerin satın alınması önerilir.

Güneş paneli pazarının gelişimi için analitik şirketlerin tahminlerine güvenmemelisiniz çünkü bunların en iyi örnekleri henüz icat edilmemiş olabilir.

Bu tür ekipmanların satışı ve kurulumunda yer alan şirketlerin yöneticilerinin katılımıyla belirli bir üreticiyi, gerekli gücü ve ek ekipmanı seçmek daha iyidir. En büyük üreticilerin fotovoltaik modüllerinin kalitesinin ve fiyatının çok az farklılık gösterdiğini bilmelisiniz.

Bir dizi anahtar teslimi ekipman sipariş ederken, güneş panellerinin maliyetinin toplam miktarın yalnızca% 30-40'ı olacağı dikkate alınmalıdır. Bu tür projelerin geri ödeme süresi 5-10 yıldır ve enerji tüketiminin düzeyine ve fazla elektriğin şehir şebekesine satılma olasılığına bağlıdır.

Bazı ustalar güneş panellerini kendi elleriyle monte etmeyi tercih ediyor. Web sitemizde bu tür panellerin üretim teknolojisinin, bağlantılarının ve güneş enerjisi ısıtma sistemlerinin düzenlenmesinin ayrıntılı bir açıklamasını içeren makaleler bulunmaktadır.

Okumanızı tavsiye ederiz:

1. Kendi elinizle güneş pili nasıl yapılır: kendi kendine montaj talimatları
2. Güneş enerjisiyle ısıtma sistemleri: Güneş sistemlerine dayalı ısıtma teknolojilerinin analizi
3. Güneş panelleri için bağlantı şeması: kontrolöre, aküye ve servis verilen sistemlere

Konuyla ilgili sonuçlar ve faydalı videolar

Sunulan videolar çeşitli güneş panellerinin gerçek koşullarda çalışmasını göstermektedir. Ayrıca ilgili ekipmanı seçme sorunlarını anlamanıza da yardımcı olacaklardır.

Güneş panelleri ve ilgili ekipmanların seçimine ilişkin kurallar:

Güneş paneli türleri:

Monokristal ve polikristal panellerin testi:

Nüfus ve küçük sanayi tesisleri için şu anda kristal silikon panellere gerçek bir alternatif bulunmuyor.Ancak yeni tip güneş panellerinin gelişme hızı, güneş enerjisinin yakında birçok kır evinde ana elektrik kaynağı haline geleceğini ummamızı sağlıyor.

Güneş paneli seçimi ve kullanımı konusuna ilgi duyan herkesi yorum bırakmaya, soru sormaya ve tartışmalara katılmaya davet ediyoruz. İletişim formu alt blokta yer almaktadır.