Что лучше: моно- или поликристаллические солнечные панели? - услуги электромонтажа, строительства и ремонта

Когда потребители делают выбор между различными конструкциями световых модулей, они пытаются ответить на вопрос: какая солнечная панель лучше, поли или моно? При этом они должны принимать во внимание результаты испытаний устройств, проведенных независимыми компаниями.

Содержание

Какая солнечная батарея лучше? Монокристаллические или поликристаллические

За последнее десятилетие солнечные батареи прошли путь от ноу-хау и дорогостоящей, неэффективной разработки до прикладной и популярной области. Их можно использовать для зарядки гаджетов в походе, а также в качестве основного или резервного источника питания в домашнем хозяйстве и не только. Кроме того, некоторые технические решения могут показаться необычными, например, использование в качестве дополнительного источника питания в транспортных средствах.

Элемент, получающий электроэнергию непосредственно от солнца в достаточном количестве, не в состоянии поставлять ее непрерывно. Он должен храниться в аккумуляторах, чтобы его можно было использовать при необходимости в любое время.

В основе солнечных батарей лежит простая схема, состоящая из кремниевого полупроводникового фотоэлемента, соединительных проводов и корпуса. Лучи света взаимодействуют со свободными электронами в фотоэлементе и приводят их в движение. Результирующий ток течет по проводам к нагрузке. Вместо нагрузки цепь панели может содержать аккумулятор, который обеспечивает электроэнергией потребителей в ночное время, когда погодные условия плохие с точки зрения дневного света.

строительство солнечных батарей

И монокристаллический модуль, и поликристаллический элемент используют в своей конструкции кремниевые полупроводниковые пластины. Монокристаллическая пластина состоит из одного кристалла полупроводникового кремния, тогда как в поликристаллической панели используется многокристальная структура.

Важно признать, что недостатки поликристаллических панелей не настолько существенны, чтобы пользователи массово отказывались от них. Наоборот, спрос на эти конструкции значительно вышечем в случае всех альтернативных сортов. Это обусловлено оптимальным соотношением стоимости и производительности модуля.

Что такое монокристаллическая солнечная панель?

Монокристаллическая солнечная панель – это срез, изготовленный из одного куска кремния, который является совершенно однородным и монолитным. Этот тип строительства имеет самую высокую эффективность и значительно превосходит свои аналоги по эффективности, стабильности и долговечности.

Внешне их легко отличить от других конструкций – панели имеют черный цвет и металлические пластины в узловых точках решетки. Монокристаллические элементы имеют усеченные углы, так как изготавливаются из цилиндрической заготовки. Если защитные элементы не установлены, между отдельными панелями могут возникнуть пыль, вода и замерзание, что может привести к разрушению модуля.

Изготовление

Основное различие между монокристаллами и поликристаллами заключается в следующем сложность производства. Для выращивания монокристаллов требуется много времени и определенные условия.

Используется небольшой кусочек чистого кремния, который помещается в сплав.
Это становится основой кристалла, который начинает расти и увеличиваться в размерах.
Когда он достигает определенного размера, процесс останавливается, и цилиндр разрезается на тонкие плиты. Это полуфабрикаты для монокристаллических солнечных панелей.
Затем они заземляются, покрываются и оснащаются контактными проводами.
Последним этапом является сборка отдельных фотоэлементов в солнечные модули с заданными параметрами.

Преимущества

Преимуществами монокристаллических панелей являются

Эффективность, превышающая эффективность всех других типов солнечных панелей. Это достигается благодаря использованию структурированного кремния, который позволяет достичь КПД 17-22%.
Небольшая площадь панели по сравнению с другими конструкциями
Срок службы монокристаллических панелей достигает 25 лет, что недостижимо для альтернативных разновидностей.
Возможность работы при низких температурах
Обеспечивает высокую производительность даже в условиях низкой освещенности

Преимущества монокристаллических солнечных панелей перед другими конструкциями в значительной степени компенсируются их отрицательными чертами.

Недостатки

К недостаткам монокристаллических модулей относятся:

высокая стоимость. Процесс производства длительный и требует создания особых условий для роста кристаллов. Кроме того, эти условия должны поддерживаться в течение длительного периода времени. Это увеличивает стоимость конечного продукта, которую производителям пока не удается снизить
чувствительность панелей к появлению загрязнений, затенение отдельных участков поверхности. Это отрицательно сказывается на эффективности всего набора модулей, но это можно устранить, установив микроинверторы. Они унифицируют характеристики всех модулей, но дополнительно увеличивают общую стоимость солнечных панелей.

Основным недостатком, ограничивающим использование монокристаллов, является переоцененный. Пользователи, подсчитав сумму инвестиций, отдают предпочтение более дешевым поликристаллам.

Стоимость

Цена небольших монокристаллических солнечных панелей существенно не отличается от поликристаллических образцов. Например, модуль мощностью 30 Вт стоит 2100 рублей по сравнению с 1700 рублями за поликристаллическую панель той же мощности.

Однако по мере увеличения эффективности и размера панели разница в стоимости заметно возрастает. Учитывая необходимость приобретения нескольких панелей, ценовое преимущество поликристаллов возрастает. При этом преимущество монокристаллов по всем позициям никем не оспаривается, фактор цены становится единственным критерием.

Во время работы в реальных условиях солнечный модуль нагревается, в результате чего его номинальная мощность снижается. Исследования показали, что солнечный модуль теряет от 15 до 25% своей номинальной мощности в результате нагрева. Моно- и поликристаллические солнечные модули имеют средний температурный коэффициент -0,45%. Это означает, что при повышении температуры на 1 градус Цельсия от стандартных условий STC каждый солнечный модуль будет терять мощность в соответствии с коэффициентом. Этот параметр также зависит от качества солнечных элементов и производителя. У некоторых ведущих производителей температурный коэффициент модуля ниже -0,43%.

Моно- или поликристаллические, что выбрать?

При выборе солнечного модуля потребитель часто сталкивается с вопросом, какой модуль выбрать, монокристаллический или поликристаллический? На сегодняшний день в этой области было проведено мало исследований, которые дали следующие результаты:

1) температурный коэффициент

В реальных условиях эксплуатации солнечный модуль нагревается, что приводит к снижению его номинальной мощности. Исследования показали, что солнечный модуль теряет от 15 до 25% своей номинальной мощности в результате нагрева. Моно- и поликристаллические солнечные модули имеют средний температурный коэффициент -0,45%. Это означает, что при повышении температуры на 1 градус Цельсия от стандартных условий STC каждый солнечный модуль будет терять мощность в соответствии с коэффициентом. Этот параметр также зависит от качества солнечных элементов и производителя. У некоторых ведущих производителей температурный коэффициент модуля составляет менее -0,43%.

2 Деградация во время эксплуатации

LID (деградация, вызванная освещением). Монокристаллические солнечные модули имеют немного более высокий коэффициент деградации в первый год, чем поликристаллические солнечные модули. Производительность высококачественного поликристаллического модуля падает в среднем на 2% в течение первого года, в то время как производительность монокристаллического модуля падает на 3%. В последующие годы монокристаллический модуль деградирует на 0,71%, а поликристаллический – на 0,67% в год. Это довольно незначительная разница. Многие китайские компании, имеющие дистрибьюторов в России, производят солнечные модули с солнечными элементами от малоизвестных китайских компаний. Нам известны случаи использования китайских солнечных модулей, когда LID достигал 20% в первый год. Поэтому перед покупкой солнечного модуля следует уточнить производителя солнечных элементов.

3 Цена

Стоимость производства поликристаллического солнечного модуля ниже, чем монокристаллического. Важный аргумент в пользу поликристаллического модуля.

4 Чувствительность изображения

Этот вопрос больше связан с качеством и фоточувствительностью солнечных элементов. Ниже приведено сравнение моно- и поликристаллических модулей CSG PVtech при различной интенсивности освещения.

Как видно из результатов тестирования, моно- и поликристаллические модули ведут себя практически одинаково при различных уровнях освещенности и обладают одинаковой светочувствительностью, по крайней мере, у данного производителя. Производительность солнечных модулей при различных уровнях освещенности можно определить по соотношению – 250 Вт моно при 200 Вт/м2 и 260 Вт моно при 400 Вт/м2 имеют самые высокие показатели. Но, опять же, разница минимальна.

Интенсивность освещения (Вт/м2)

200 400 600 800 1000

Фактор

Мощность, Вт

5. общий годовой объем производства.

Всемирно известная лаборатория PHOTON регулярно публикует результаты своих тестов, в которых участвуют производители со всего мира. Результаты довольно противоречивы. Ниже представлено сравнение солнечных модулей 180 Вт Mono и 230 Вт Poly от известного производителя модулей и солнечных элементов CSG PVtech. Испытания проводились в реальных условиях в Германии в период с июля 2010 г. по август 2012 г. Отметим, что Германия находится практически в той же климатической зоне, что и российское высокогорье. Результаты впечатляют. Монокристаллический модуль мощностью 180 Вт абсолютно выигрывает у поликристаллического модуля мощностью 230 Вт, и это несмотря на то, что мощность монокристаллического модуля на 30% меньше, чем поликристаллического.

После таких результатов можно было бы сделать однозначный вывод, что моно генерирует больше, чем поли при любых условиях, но все не так просто. Ниже приведен тест солнечных модулей от разных производителей.

Как видно из результатов, поликристаллический модуль REC 230W показал лучший результат, но обратите внимание, что монокристаллические кремниевые модули от производителей CH Solar, CSG PVtech при мощности 180 Вт, что на 30% меньше, чем у победителя теста REC 230W Poly, генерируют всего на 1-1,5% меньше мощности. Следует также отметить, что монокристаллический модуль мощностью 230 Вт от Solar World генерировал меньше энергии, чем монокристаллические модули мощностью 180 Вт от CH Solar, CSG PVtech. В этом тесте можно увидеть, как производительность солнечных модулей падает со временем, модули, установленные в 2005 году, генерируют значительно меньше, чем модули, установленные в 2009 и 2010 годах. На основе реальных испытаний, проведенных всемирно известной лабораторией PHOTON Трудно сказать, какая технология лучше. Результаты ясно показывают, что общая эффективность поликристаллических модулей не выше, чем монокристаллических. Многое зависит от качества солнечных элементов и их светочувствительности, а также от качества сборки и пайки.

С 2013 года более 70% станций, работающих от электросети, оснащены поликристаллическими солнечными модулями. Этот факт обоснован тем, что инвесторы обращают внимание в первую очередь на общую стоимость проекта и срок окупаемости, а не на максимальную эффективность станции.

Сегодня некоторые российские продавцы убеждают покупателей, что между моно- и поликристаллическими модулями нет никакой разницы, кроме того, что поликристаллические модули менее эффективны и занимают немного больше места, чем монокристаллические. Почти все российские производители, а точнее сборщики солнечных модулей, поскольку производства полного цикла в России просто не существует, перешли на поликристаллические солнечные элементы, чтобы сделать свою продукцию как можно дешевле и оставаться конкурентоспособными, по крайней мере, на внутреннем рынке. Разница между моно и поли есть, но она очень мала. Монокристаллический модуль хорошего качества обычно более эффективен и обеспечивает большую мощность при том же размере, но поликристаллические модули, изготовленные по стандартной технологии, всегда дешевле.

Что представляет собой каждый модуль и в чем разница между ними? Именно этот вопрос чаще всего задают покупатели, прежде чем определиться с типом панелей для установки солнечной электростанции. Моно- или поликристаллические панели изготавливаются из кремния. Когда солнечные лучи попадают на кремниевый элемент, образуются свободные электроны, которые, двигаясь, вырабатывают электричество. Хотя принцип работы одинаков, цена и технические характеристики этих солнечных панелей различаются.

Какой аккумулятор выбрать

Оценив все критерии, остается определить, какие солнечные панели выбрать. Однозначного ответа на вопрос, что лучше, нет. Однако можно выделить и некоторые преимущества:

Во-первых, монокристаллы имеют более чистое сырье, что означает, что они служат дольше и имеют более высокую эффективность.
Во-вторых, монокристаллы обеспечивают ту же мощность, но занимают меньшую площадь.
В-третьих, монокристаллы имеют меньший процент деградации после длительного срока службы.
В-четвертых, поликристаллические батареи лучше работают в пасмурные дни и теряют меньше энергии при критически высоких температурах.

На первый взгляд, монокристаллические солнечные панели являются лучшим вариантом. Но цена – это фактор, который необходимо учитывать. Поликристаллические панели могут быть дешевле на 15-20%, что является существенной разницей при покупке сразу 10 или более панелей. Кроме того, хотя поликристаллические панели изготавливаются из переработанного сырья, они не отстают по степени деградации (всего 2-3%) и общей эффективности. Было показано, что, в отличие от монокристаллических панелей, поликристаллические панели лучше работают при слабом освещении, т.е. их эффективность выше. Поэтому стоит учитывать свои финансовые возможности, так как для некоторых покупателей это является решающим фактором.

Поэтому вы можете оценить все эти критерии и решить, что для вас важнее. Поликристаллические системы – это вовсе не выбор худшего. Высококачественная продукция от проверенных производителей станет залогом долгого срока службы и высокой эффективности. Выбирайте солнечные панели с длительным гарантийным сроком и соблюдайте все правила обслуживания и эксплуатации вашей солнечной системы, тогда у вас не будет никаких претензий. Стоит также помнить, что правильный выбор креплений для солнечных панелей обеспечит правильный угол наклона и максимальную эффективность для каждой панели.

Энергия, которую вырабатывают солнечные модули, может накапливаться в аккумуляторах или напрямую питать электроприборы.

Особенности производства

Сырьем для производства технического кремния высокой чистоты является кварцевый песок из определенных горных пород. Технология состоит из этапов высокотемпературного плавления, а также процессов плавления с добавлением различных химических веществ. Этот процесс удаляет примеси из кремния и приводит к высокой степени его чистоты. Для производства солнечных батарей его массовое содержание должно составлять не менее 99,9%.

Существует два типа кремния, используемого в производстве энергогенерирующих устройств:

Мультикристаллический;
Монокристаллический.

Монокристаллический производится путем выращивания слитков в тиглях – специальных печах с постоянным вращением. Использование затравочного монокристалла позволяет обеспечить кристаллографическую ориентацию. При производстве мультикристаллического кремния кристаллы затвердевают после химического осаждения из газовой фазы. Ориентация является произвольной.

В случае монокристаллического материала слитки характеризуются круглой формой поперечного сечения. Для придания необходимой формы используется механическая обработка. Резка на тонкие плиты осуществляется с помощью алмазных пил.

Мультикристаллические и монокристаллические пластины после тщательного тестирования становятся основой для создания батарей. Ячейки спаиваются между собой с помощью проводников. Правильное название такого набора элементов – солнечный модуль или фотоэлектрический модуль.

При последовательном соединении модулей генерируется большее напряжение. При параллельном подключении модулей увеличивается величина генерируемого тока. Необходимые электрические параметры модуля допускают определенную последовательность параллельных и последовательных соединений.

Энергия, которую вырабатывают солнечные модули, может накапливаться в аккумуляторах или напрямую питать любое оборудование.

Важно отметить, что Rsh имеет нелинейную зависимость от генерации. При Rш 2-10 Ом работа в условиях низкой освещенности минимальна, однако между Rш 30 и 200 практически нет разницы. Именно сопротивление шунта является основным фактором, влияющим на эффективную генерацию энергии модулем в облачную погоду, любые другие разговоры о том, что поли лучше моно и наоборот, беспочвенны и являются аргументами псевдоинженеров.
По состоянию на 2014 год более 60% установок, работающих от электросети, основаны на поликристаллических солнечных модулях. Это обосновано тем, что инвесторы обращают внимание в первую очередь на общую стоимость проекта и срок окупаемости, а не на максимальную эффективность установки. В то же время доля монокристаллических модулей неуклонно растет.

Моно- или поликристаллические, что лучше?

При выборе солнечного модуля потребитель часто сталкивается с вопросом, какой модуль выбрать, монокристаллический или поликристаллический? На сегодняшний день по этой теме было проведено мало исследований, которые дали следующие результаты:

Освещенность (Вт/м2)

Фактор

Мощность, Вт

Как видно из результатов, поликристаллический модуль REC 230 Вт является лучшим показателем, но обратите внимание, что монокристаллические кремниевые модули от производителей CH Solar, CSG PVtech на 180 Вт, что является 30% меньше, чем победитель теста REC 230W от Poly, генерирует только один 1-1,5% меньшей мощности. Следует также отметить, что монокристаллический модуль мощностью 230 Вт от производителя Solar World генерировал меньшую мощность, чем монокристаллические модули мощностью 180 Вт от CH Solar, CSG PVtech. В этом тесте вы можете увидеть, как производительность солнечных модулей падает со временем, модули, установленные в 2005 году, генерируют значительно меньше, чем модули, установленные в 2009 и 2010 годах. На основании реальных испытаний, проведенных всемирно известной лабораторией PHOTON, невозможно сказать, какая технология лучше. Из результатов видно, что общая эффективность поликристаллических модулей не выше, чем у монокристаллических. Многое зависит от качества солнечных элементов и их светочувствительности, а также от качества сборки и пайки. Особое внимание следует уделить качеству солнечных элементов, в частности, их шунтирующему сопротивлению. В связи с этим известные европейские компании Q-cells, Solon и Ersol осуществили исследование который показал значительную корреляцию между внутренним сопротивлением в элементах солнечного модуля и годовым производством электроэнергии. Шунтирующее сопротивление Rsh солнечных элементов зависит от качества исходного материала (кремния).

Важно отметить, что Rsh показывает нелинейную зависимость от генерации. При Rsh 2-10 Ом работа при низкой освещенности минимальна, однако между Rsh 30 и 200 практически нет разницы. Именно сопротивление шунта является основным фактором, влияющим на эффективное производство энергии модулем в пасмурную погоду, любые другие разговоры о том, что поли лучше моно и наоборот, не имеют под собой фактов и являются аргументами псевдоинженеров.
По состоянию на 2014 год, более 60% установок в сетях базируются на поликристаллических солнечных модулях. Этот факт обоснован тем, что инвесторы обращают внимание в первую очередь на общую стоимость проекта и срок окупаемости, а не на максимальную эффективность станции. В то же время доля монокристаллических модулей неуклонно растет.

Монокристаллический модуль хорошего качества обычно более эффективен и производит больше энергии при том же размере, но поликристаллические модули, изготовленные по стандартной технологии, всегда дешевле. Выбор всегда остается за вами.

Читайте далее: