Характеристики солнечных батарей

Коэффициент преобразования солнечного света в электроэнергию называют эффективностью солнечной батареи.  Его определяют при стандартных условиях тестирования фотомодуля STC. Стандартными условиями являются температура окружающей среды 250 С и 1000 Вт/м2 светового потока спектра AM 1.5G.

 Для популярных поликристаллических солнечных панелей КПД составляет от 16% до 17,5%. У монокристаллических солнечных батарей этот параметр выше и составляет от 17% до 19%.

Например для поликристаллического модуля размером 1650 мм х 991 мм с КПД 15,9% мощность составит 260 Вт, а при КПД 17,1% мощность будет 280 Вт в том же размере модуля.

Факторы влияющие на эффективность работы солнечных панелей

Кроме технических характеристик выбранного вами фотомодуля на эффективность работы солнечной панели будут влиять эксплуатационные и проектные решения. Производительность солнечной станции  зависит от:

• географическое положение;
• ориентация и угол наклона солнечных батарей;
• тип установки и температурные характеристики;
• затененость;

Правильная эксплуатация солнечных батарей и их долгий срок службы во многом зависит от качества проектных и монтажных работ, проведённых выбранной вами фирмой инсталлятором.

Так, например, важно учитывать температурные режимы работы солнечной установки.

Чем выше температура, тем больше падает производительность выработки электроэнергии солнечной панели в летние дни, что хорошо видно из графика вольт-амперной характеристики солнечной панели.

Поэтому для систем, смонтированных на скатную крышу важно оставлять зазор между панелью и кровлей, для обеспечения дополнительной вентиляции. Тем самым снижая температуру ячеек фотомодуля и уменьшая возможность преждевременной деградации солнечной панели.

Так же повышенная температура может привести к разрушению герметизирующих материалов, что в будущем скажется на качестве работы системы и эффективности работы солнечных панелей.

Эта же проблема с разгерметизацией возможна и для панелей с некачественной сборкой, при использовании дешевых материалов или при суровых внешних условиях эксплуатации (сильные ультрафиолетовые лучи, град, частые дожди, резкие перепады температуры для дня и ночи).

Особенно стоит обратить внимание на качество таких конструктивных элементов,  как EVA пленка между стеклом и фотоячейкой и ламинирующее покрытие солнечной панели. Преждевременное изнашивание этих элементов повлечет за собой помутнение поверхности фотомодуля и ухудшение защиты от влаги паяных контактов фотоячеек.

Впрочем, качество самих паяных контактов — это залог долгой и беспроблемной работы и эксплуатации солнечной батареи. Некачественная сборка дешевых солнечных батарей, может показать себя ужу на 2-3 год эксплуатации, тем что контакты начнут интенсивно перегреваться, пока не выведут из строя всю солнечную панель.

Срок службы солнечных батарей

Срок службы солнечных батарей определяется коэффициентом деградации солнечных фотомодулей, который зависит от производителя, точнее от технологичности и качества его продукции. Большинство производителей из топ-списка Tier 1 закладывают ежегодную потерю мощности солнечной панели в размере 0,8-1% (существуют и новые премиум модели с 0,3- 0,5% коэффициентом)

.

Это гарантирует покупателю то, что через 20-25 лет его солнечная установка будет вырабатывать 80-85% от установленного номинала мощности на год производства и инсталляции солнечных панелей.

И даже после этого 25 летнего срока службы солнечная панель не выйдет сразу же из строя, она продолжит еще десятилетия работать, но уже с чуть худшими характеристиками производительности. За предполагаемый срок службы солнечных батарей, вы скорее всего поменяете 2, а то и 3 инвертора.

Гарантия производителей на механические повреждения в среднем 5 лет для среднего ценового сегмента, и 10-12 лет для премиум класса.

Деградация поликристаллических солнечных панелей происходит немного быстрее чем монокристаллических.

Исходя из ихней ценовой политики, срок окупаемости систем на поликристаллических фотомодулях наступит значительно быстрее, но и быстрее потребуют замены после 30 лет эксплуатации, особенно это касается солнечных панелей среднего и низкого ценового сегмента. Поэтому мы не рекомендуем их покупать и устанавливать.

Подробнее про возможные проблемы, ускоренную PID-деградацию и влияние качества производства на эффективность работы солнечных панелей в статье 

«Все нюансы покупки контрабандного, дешевого китайского и европейского б/у оборудования солнечной энергетики»

Обслуживание солнечных батарей

Эксплуатация солнечных батарей подразумевает несложный и не особо затратный процесс обслуживания солнечных панелей. Конечно это немного сложнее чем практически ничего не делать, когда ваш дом подключен к общим электрическим сетям, но и не сложнее чем с любой другой домашней техникой, которая требует технического ухода.

Если ваша установка была куплена у проверенных поставщиков, то вам, как клиенту доступен полный сервис обслуживания солнечных батарей и ремонта вашей покупки. А эксплуатация солнечных батарей не будет вызывать дополнительных проблем.

Все что вам необходимо делать — это мониторить выходные параметры вашей солнечной станции, и в случае, если инвертор показывает ошибку, или отсутствие генерации на каком-либо стринге, то связаться с представителями фирмы-инсталлятора.

То, что мы рекомендуем делать владельцам солнечной станции для повышения эффективности работы солнечных панелей:

— при длительном налипании снега, по возможности очистить от него фотомодули. Но не стоит браться за это дело сразу же после первого снегопада, т.к. сама солнечная панель при работе зимой нагревается от солнца и способна растопить небольшое налипание снега.

— при долгом отсутствие дождей и сильной запыленности или загрязнении фотомодулей самостоятельно помыть их со шланга (но не в жаркое время, когда фотомодуль сильно нагрет).

— удалять любое крупное налипание мусора на солнечную панель.

На что надо обратить внимание при уходе за солнечной станции:

• — Общее состояние солнечных панелей, контактов и изоляции соединения солнечного кабеля;
• — Проверка и чистка инвертора от пыли, особенно для систем с вентиляторами;
• — Осмотр систем креплений на наличие коррозии или ослабленных болтовых соединений;
• — Проверка работоспособности заземления;
• — Если есть, то проверка целостности системы АКБ, их контактов и изоляции;
• Солнечная станция — это покупка, которая прослужит вам долгие годы!
• 
• Так же наша компания может обучить Вас или Ваших сотрудников монтажу и проектированию солнечных электростанций: курсы обучения монтажа и проектирования солнечных электростанций

Характеристики и параметры работы солнечных панелей

     С выбора солнечной батареи начинается проектирование солнечной электростанции. Основные техничесике характеристики, по которым подбирается солнечная панель это: мощность, сила тока, тип фотоэлементов, температурный коэффициент и габариты. Кроме того, стоит обратить внимание и на параметры работы в разных условиях.

     Мощность солнечной панели в одном корпусе, например 1650х992мм может варьироваться от 250 до 370 Вт. При дальнейшем стремительном развитии направления солнечной энегетики, мощность одной панели при сорханении размера будет расти!

     Фотомодули для установки на кровле или земле, в Украине, в основном применят кремнеевые моно- и поликристаллические. В зависимости от производителя и типа фотомодулей, у батарей отличается КПД. На данный момент он колеблется в диапазоне 15% до 22%.

     Габариты панели зависят от ее мощности. Например, солнечная батарея Risen мощностью 280 Вт имеет такие размеры: 1650х992х35 мм, вес 18 кг. А портативная батарея Altek на 10 Вт весит всего 1,4 кг имея параметры 290х350х25 мм.

     Дополнительно надо учитывать характеристики напряжения при разомкнутом контуре и ток короткого замыкания. Эта информация поможет подобрать оптимально все комплектующие солнечной электростанции для безопасного подключения и использования.

    Параметры работы батареи могут менятся, это зависит в первую очередь от качества фотоэлементов, освещенности и температуры окружающей среды. Например, сила тока снижается при облачной погоде, в туман, при сильной запыленности и при нагреве.

     Очень сильно на эффективность фотомодулей солнечных панелей влияет угол установки к горизонту.

            При оптимальном подборе угла наклона, в соответствии с широтой и сезоном года, эффективность работы батарей гарантировано сохраняется до 90% начальных параметров в течение 10 лет. За 25 лет фотомодули деградируют и выдают всего 80% от номинальной мощности. Но технологии развиваются и уже есть рабочие модели, которые за этот де период соханят 82-85%. 

     Влияние ориентации плоскости, на которой размещена солнечная панель, на ее эффективность представленна на монограмме, которую просчитали специалисты компании «Термотехнолгии»! 

    Качественные батареи могут работать в диапазоне температур от -40 до +90 °C.

Обсудить задачу

Технические характеристики солнечных модулей

• Главная
• Блог
• Блог
• Технические характеристики солнечных модулей

Основной составляющей солнечного модуля является солнечный элемент (ФЭП). состоят из солнечных элементов. Как правило – это 36, 48, 60 или 72 элемента.

объединяют в автономные солнечные энергосистемы для того, чтобы генерировать больше электричества и обеспечивать нужды потребителей.

Солнечные модули их также называют солнечные батареи, и солнечные панели имеют массу типов и размеров. Чаще всего встречаются модули от 30 до 370 Ватт.

На сегодняшний день КПД солнечных модулей варьируется в пределах 17-23%. Американская компания «SunPower» в 2010 году достигла КПД солнечного элемента в 24,2%, что является рекордным показателем КПД на 2010 год. Ведущие лаборатории во всем мире разрабатывают новые материалы для солнечной энергетики с более высоким КПД (до 30%). Солнечные батареи это проверенный временем, безопасный и надежный источник электрической энергии. Испытания показали, что срок эксплуатации солнечных батарей превышает 25-30 лет. Солнечные батареи теряют в мощности ; в среднем на 10% в 10 лет. То есть через 20 лет солнечная батареябудет генерировать энергию на 80% от своего номинала, т.е. 100 Ваттная солнечная панель будет генерировать до 80 Ватт в час при полном освещении. В остальном, никаких изменений не происходит. Дополнительное обслуживание и замена деталей также не требуется. Солнечные батареи из аморфного кремния (тонкопленочные) имеют срок службы от 5 до 20 лет. Однако данные цифры пока не проверены временем, поэтому тонкопленочные солнечные модули пока являются весьма сомнительным вложением денег. Более того, тонкопленочные модули обычно теряют от 10 до 40% мощности в первые 2 года эксплуатации. Поэтому, более 80% рынка фотоэлектрических модулей в настоящее время составляют кристаллические кремниевые модули. Остальные же компоненты системы имеют различные сроки службы: аккумуляторные батареи имеют срок службы от 3 до 15 лет, а силовая электроника — от 5 до 20 лет. Солнечные модули надежны, долговечны и просты в установке, так как не содержат подвижных частей. В зависимости от области применения фотоэлектрические модули могут иметь разные конструктивные решения и разные выходные мощности. Наша компания изготавливает солнечные модули различных типоразмеров мощностью от 30 до 300 Ватт. Солнечные батареи имеют свою ВАХ (вольт-амперную характеристику), измеряемую в стандартных тестовых условиях (STC -Standart Test Conditions, солнечная радиация 1000 Вт/м2, температура — 25°С и солнечный спектр на широте 45° (АМ1,5). На рисунке можно наглядно увидеть зависимость между током и напряжением на выводах солнечного модуля.

Напряжение, при котором ток равен 0, называется напряжением холостого хода (Voc). С другой стороны, ток, при котором напряжение равно 0, называется током короткого замыкания (Isc). В этих крайних точках ВАХ мощность солнечного модуля равна 0.

На практике, система работает при комбинации тока и напряжения, когда вырабатывается достаточная мощность. Оптимальным значением является точка максимальной мощности (MPP). Соответствующие напряжение и ток обозначаются как Vp (номинальное напряжение) и Ip (номинальный ток).

Именно для этой точки определяются номинальная мощность и КПД солнечного модуля

Солнечный модульможет работать при любом параметре напряжения и тока, расположенным на его вольт-амперной характеристике (ВАХ), но в реальности модуль работает в одной точке в данное время. Эта точка выбирается не модулем, а электрическими характеристиками цепи, к которой данный модуль подключен.

В настоящее время используются наиболее продвинутые и высокоэффективные контроллеры заряда с технологией MPPT (Maximum Power Point Tracking). Вычисление максимальной точки эффективности заряда от солнечного модуля, позволяет повысить эффективность генерации солнечной энергии до 25-30% по сравнению с контроллерами on/off и PWM.

Установка контроллера с технологией MPPT во многих случаях эквивалентна установке дополнительного количества солнечных модулей на объекте.

Рекомендуем Вам ознакомиться с разделом «Технологии производства солнечных модулей».

Характеристики солнечных батарей

Эксплуатационные характеристики солнечных панелей

Для изготовления фотоэлектрических элементов солнечных батарей используют кремний с минимальным количеством примесей менее 0,01%. Качество фотоэлементов зависит от количества примесей и цена тоже.

Существует три типа фотоэлемента — это монокристаллические, поликристаллические и тонкопленочные. Последние находятся еще на стадии разработки, поэтому их рассматривать не будем. Остановимся на сравнение характеристик монокристаллических и поликристаллических фотоэлементов.

Сравнение типов фотоэлементов

Фотопанели размещаются на открытом пространстве, поэтому на их работу будут влиять эти параметры фотопанелей;

— Температурный коэффициент мощности. Под палящим солнцем, фотоэлементы нагреваются, и теряется часть мощности солнечных батарей. В очень жаркие дни доля потери мощности составляет 25%.

В случае монокристаллических и поликристаллических фотопанелей, температурный коэффициент мощности достигает -0,45%, то есть произойдет снижение мощности на -0,45%, на каждый градус прироста температуры.

На температурный коэффициент мощности сильно влияет качество фотопреобразователей;

— Степень деградации LID. Деградация монокристаллов панелей происходит быстрее, чем поликристаллов. Год работы снижает мощность монокристаллических батарей до 3%, а поликристаллических до 2%. Такое уменьшение мощности наблюдается в первый год работы гелиопанелей, в дальнейшем эта деградация для монокристаллов будет 0,71%, для панелей из поликристаллов 0,67%.

Деградация зависит от качества фотоэлементов. Для панелей сомнительного качества деградация может достичь в первый год эксплуатации 20%. Поэтому панели важно выбирать не по низкой стоимости, а по производителю и качеству исполнения;

— Фотоэлектрическая чувствительность. Поликристаллические фотоэлементы не так чувствительны к снижению освещения, по сравнению с монокристаллами, но разница в чувствительности небольшая и не является критерием выбора по этому параметру;

— Эффективность панелей. Для выработки одинаковой мощности для поликристаллических панелей необходимо больше площади, т. е. эффективность поликристаллических гелиопанелей меньше монокристалических. Срок службы монокристаллов выше.

Качество солнечных панелей

По качеству исполнения фотоэлектрические элементы можно разделить на четыре категории качества.

Первая категория — Grad A. Это солнечные батареи самого высокого качества — без микротрещин, отсутствуют сколы. По внешнему состоянию эти фотоэлементы полностью одинаковы по цвету, структуре. Эта категория имеет самую малую деградацию и высокое КПД.

Вторая категория — Grad B. Эти фотопреобразователи практически не отличаются от фотоэлементов первой категории, но имеют небольшие изменения в цвете. Но у них большая деградация и меньший срок эксплуатации.

Третья категории — Grad С. Отличие от предыдущей категории — это наличие сколов и трещин, неоднородный окрас, но низкая стоимость. Для энергоснабжения частного дома такие фотопанели не следует применять из-за низкого КПД, высокой деградации и небольшого срока эксплуатации.

Четвертая категория — Grad D имеет самое низкое качество исполнения. Структура этих панелей неоднородная с видимыми дефектами. Небольшой размер фотоэлементов нуждается в дополнительной пайке, что еще ухудшает параметры. Такие элементы имеют небольшую надежность. Их устанавливать не рекомендуется даже при небольшой стоимости.

Пленка EVA. Предназначена для ламинации панелей с солнечной стороны. Она хорошо герметизирует фотоэлементы, снижает деградацию, защищает от механических повреждений, прозрачна. Срок службы этой пленки также зависит от качества исполнения и меняется от 5 до 15 лет.

Недорогая пленка со временем желтеет, теряет прозрачность, отслаивается и имеет срок эксплуатации 3-5 лет. Визуально качественную пленку отличить невозможно, это можно определить только через несколько лет ее работы.

ПЭТ пленка. Эта пленка изолирует тыльную сторону фотопанелей от влаги, пыли и механических повреждений. Качество пленки также можно определить через несколько лет по внешнему состоянию. Цвет становится желтее, появляются трещины.

Технические характеристики солнечной панели

Посмотреть их можно в инструкции на изделие. К техническим характеристикам гелиопанелей относится;

Пример характеристики солнечной панели

— Мощность солнечных панелей и размеры. Чем больше мощность, тем меньше стоимость на ватт. Для большой мощности выгоднее приобретать большие панели;

— Допустимые пределы отклонения по мощности или толеранс. Отклонение может быть положительным и отрицательным. Покажем на примере, толеранс 0 + 4 ватта;

— КПД солнечной панели. Конечно же, лучше приобретать панели с высоким КПД;

— Температурный коэффициент — это влияние температуры на такие параметры как мощность, напряжение и ток. Температурный коэффициент должен быть минимальным;

— Срок службы солнечных панелей. Отдельные производители дают 20 лет эксплуатации панелям с гарантией 5 лет. Правильная установка солнечных батарей может резко поднять эффективность. После 15 лет работы гелиопанели могут снизить производительность на 10%, а после службы в 30 лет на 20%. Хорошего качества панели могут работать в диапазоне температур -40 +90 °С.

Как выбрать солнечную батарею

К ключевым параметрам оценки эффективности солнечных батарей и фотоэлектрических элементов относятся КПД и Fill Factor. КПД отражает эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую как фотоэлектрическими элементами, так и солнечными батареями, собранными из этих элементов.

Естественно КПД солнечной батареи несколько ниже, чем элементов из которых собрана батарея — кремниевые фотоэлектрические элементы занимают менее 100% площади солнечной батареи в силу особенностей конструкции сборки.

Во многих случаях считается, что чем выше КПД солнечной панели, тем лучше она будет работать.

Второй из параметров — Fill Factor, практически не упоминается в рекламных материалах производителей, несмотря на то, что является важнейшим параметром оценки эффективности. Fill Factor (Коэффициент Заполнения) — отношение реальная мощности в точке MPP (Vpmax х Ipmax) к «фиктивной» мощности, рассчитанной из параметров Vос х Isc.

Типичные коммерческие солнечные батареи и элементы имеют коэффициент заполнения > 0,70.

Отбракованные кристаллические элементы, как те что продаются через интернет, или фотоэлектрические элементы класса В, имеют Fill Factor, как правило, в диапазоне от 0,4 до 0,65, а в аморфных тонкопленочных солнечных батареях как правило находится в диапазоне от 0,4 до 0,7.

На рисунке ниже показаны вольт-амперные характеристики солнечных батарей с высоким и низким Fill Factor.

Как можно видеть, обе кривые вольт-амперных характеристики солнечных батарей проведены из одинаковых точек напряжения разомкнутой цепи Vос и тока короткого замыкания Isc, однако чем ниже Fill Factor, тем меньше энергии будет произведено в точке максимальной мощности Pmpp по сравнению с панелью с более высоким Fill Factor. Параметры Vос и Isc ни при каких условиях не должны использоваться для оценки мощности солнечной батареи.

В процессе производства, каждый фотоэлектрический элемент проходит ряд тестов, рассчитывается его Fill Factor. Если Fill Factor низкий (ниже 0,7), элементу присваивается класс В (grade B), как правило эти элементы продаются на розничном рынке, либо используются в конструкциях где не предъявляются требования высокой эффективности.

На рисунке выше мы видим, что теоретическая мощность является областью, включающей синий и красный секторы, а фактическая мощность это площадь в синего цвета. Fill Factor является отношением синей области к красной области. Чем выше Fill Factor солнечной панели, тем большую площадь графика занимает синий сектор, максимально приближаясь к красному.

С полной уверенностью можно сказать, что солнечная батарея с высоким Fill Factor, имеет меньше паразитных потерь, возникающих в результате последовательных и параллельных сопротивлений внутри самой ячейки.

Неискушенный читатель спросит, а как же параметр КПД солнечной батареи, который так часто можно встретить в описаниях и различных рекламных материалах производителей? Дело в том, что КПД рассчитывают при максимальной мощности солнечной панели Pmpp, которая в свою очередь измеряется при определенных условиях — освещенность 1000 ватт на метр квадратный, температура поверхности панели +25 градусов, 1,5 АМ. Не вдаваясь в подробности тестовой процедуры, процесс можно описать как кратковременную вспышку с необходимой интенсивностью светового потока требуемого спектра.

В условиях реальной эксплуатации, солнечная батарея работает 95% времени в абсолютно других условиях, с отличной от тестовых освещенностью либо температурой, что приводит к изменению рабочей точки максимальной мощности Pmpp, которая определяется текущими значениями Vpmax и Ipmax для данных условий. При слабой освещенности либо высокой температуре элемента, больше сказываются паразитные потери, возникающие в солнечном элементе. Выше мы уже определили, более высокий Fill Factor свидетельствует о высоком качестве элемента. Таким образом, при изменении внешних условий эксплуатации, относительно тестовых условий, от солнечной батареи с высоким Fill Factor можно ожидать большей эффективности во всем диапазоне освещенности и температур, относительно солнечной батареи с низким Fill Factor, но при одинаковых заявленых КПД и мощности в условиях STC (Standard Test Conditions).

Надеемся эта статья поможет вам правильно выбрать солнечную батарею для дома.

Сравнительный обзор различных видов солнечных батарей

Альтернативная энергетика максимально развивается в Европе, показывая результатами свою перспективность. Появляются новые виды солнечных батарей, повышается их КПД.

При желании обеспечить работу промышленного здания или жилого помещения за счет энергии солнца, необходимо предварительно узнать об отличиях оборудования, понять, какие солнечные панели подходят под климатические условия определенного региона.

Мы поможем разобраться в этом вопросе. В статье рассмотрен принцип работы фотоэлектрических преобразователей, приведен обзор разных видов солнечных батарей с указанием их характеристик, преимуществ и недостатков. Ознакомившись с материалом, вы сможете сделать правильный выбор для обустройства эффективной гелиосистемы.

Принцип работы солнечных панелей

Подавляющее большинство солнечных панелей являются в физическом смысле фотоэлектрическими преобразователями. Электрогенерирующий эффект возникает в месте полупроводникового p-n перехода.

Именно кремниевые пластины составляют основу себестоимости солнечных панелей, но при их использовании в качестве круглосуточного источника электроэнергии придется дополнительно купить дорогостоящие аккумуляторные батареи

Панель состоит из двух кремниевых пластин с различными свойствами. Под действием света в одной из них возникает недостаток электронов, а в другой – их избыток. Каждая пластина имеет токоотводящие полоски из меди, которые подсоединяются к преобразователям напряжения.

Промышленная солнечная панель состоит из множества ламинированных фотоэлектрических ячеек, скрепленных между собой и закрепленных на гибкой или жесткой подложке.

КПД оборудования зависит во многом от чистоты кремния и ориентации его кристаллов. Именно эти параметры пытаются улучшить инженеры последние десятилетия. Основной проблемой при этом является высокая стоимость процессов, которые лежат в основе очищения кремния и расположения кристаллов в одном направлении на всей панели.

Ежегодно максимальные КПД различных солнечных панелей изменяются в большую сторону, потому что в исследования новых фотогальванических материалов вкладываются миллиарды долларов (+)

Полупроводники фотоэлектрических преобразователей могут изготавливаться не только из кремния, но и из других материалов – принцип работы батареи при этом не изменяется.

Типы фотоэлектрических преобразователей

Классифицируют промышленные солнечные панели по их конструкционным особенностям и типу рабочего фотоэлектрического слоя.

Различают такие виды батарей по типу устройства:

• гибкие панели;
• жесткие модули.

Гибкие тонкопленочные панели постепенно занимают всё большую нишу на рынке благодаря своей монтажной универсальности, ведь установить их можно на большинстве поверхностей с разнообразными архитектурными формами.

Реальные характеристики солнечных панелей обычно ниже, чем указанные в инструкции. Поэтому перед их установкой дома желательно самому увидеть похожий реализованный проект

По типу рабочего фотоэлектрического слоя солнечные батареи разделяются на такие разновидности:

1. Кремниевые: монокристаллические, поликристаллические, аморфные.
2. Теллурий-кадмиевые.
3. На основе селенида индия- меди-галлия.
4. Полимерные.
5. Органические.
6. На основе арсенида галлия.
7. Комбинированные и многослойные.

Интерес для широкого потребителя представляют не все типы солнечных панелей, а только лишь первые два кристаллических подвида.

Хотя некоторые другие типы панелей и имеют большие КПД, но из-за высокой стоимости они не получили широкого распространения.

Кремниевые фотоэлектрические элементы довольно чувствительны к нагреву. Базовая температура для измерения электрогенерации составляет 25°C. При её повышении на один градус эффективность панелей снижается на 0,45-0,5%.

Далее будут подробно рассмотрены солнечные панели, которые представляют наибольший потребительский интерес.

Характеристики панелей на основе кремния

Кремний для солнечных батарей изготавливают из кварцевого порошка – размолотых кристаллов кварца. Богатейшие залежи сырья есть в Западной Сибири и Среднем Урале, поэтому перспективы данного направления солнечной энергетики практически безграничны.

Даже сейчас кристаллические и аморфные кремниевые панели занимают уже более 80% рынка. Поэтому стоит рассмотреть их более подробно.

Монокристаллические кремниевые панели

Современные монокристаллические кремниевые пластины (mono-Si) имеют равномерный темно-синий цвет по всей поверхности. Для их производства используется наиболее чистый кремний. Монокристаллические фотоэлементы среди всех кремниевых пластин имеют самую высокую цену, но обеспечивают и наилучший КПД.

Большие монокристаллические солнечные панели с поворотными механизмами идеально вписываются в пустынные пейзажи.

Там обеспечиваются условия для максимальной производительности

Высокая стоимость производства обусловлена сложностью ориентации всех кристаллов кремния в одном направлении.

Из-за таких физических свойств рабочего слоя максимальный КПД обеспечивается только лишь при перпендикулярном падении солнечных лучей на поверхность пластины.

• Монокристаллические батареи требуют дополнительного оборудования, которое автоматически поворачивает их в течение дня, чтобы плоскость панелей была максимально перпендикулярна солнечным лучам.
• Слои кремния с односторонне ориентированными кристаллами вырезаются из цилиндрического бруска металла, поэтому готовые фотоэлектрические блоки имеют вид закруглённого по углам квадрата.
• К преимуществам монокристаллических кремниевых батарей относят:

1. Высокий КПД со значением 17-25%.
2. Компактность – меньшая площадь размещения оборудования из расчета на единицу мощности, в сравнении с поликристаллическими кремниевыми панелями.
3. Долговечность – достаточная эффективность генерации электроэнергии обеспечивается до 25 лет.

Недостатков у таких батарей всего два:

1. Высокая стоимость и длительная окупаемость.
2. Чувствительность к загрязнению. Пыль рассеивает свет, поэтому у покрытых ею солнечных панелей резко снижается КПД.

Из-за потребности в прямых солнечных лучах монокристаллические солнечные панели устанавливаются в основном на открытых площадках или на высоте. Чем ближе местность к экватору и чем больше в ней солнечных дней, тем более предпочтительна установка именно этого типа фотоэлектрических элементов.

Поликристаллические солнечные батареи

Поликристаллические кремниевые панели (multi-Si) имеют неравномерный по интенсивности синий окрас из-за разносторонней ориентированности кристаллов. Чистота кремния, используемого при их производстве, несколько ниже, чем у монокристаллических аналогов.

Разнонаправленность кристаллов обеспечивает высокий КПД при рассеянном свете – 12-18%. Он ниже, чем в однонаправленных кристаллах, но в условиях пасмурной погоды такие панели оказываются более эффективны.

Неоднородность материала приводит и к снижению себестоимости производства кремния. Очищенный металл для поликристаллических солнечных панелей без особых ухищрений заливается в формы.

На производстве используются специальные технические приемы для формирования кристаллов, однако их направленность не контролируется. После остывания кремний нарезают слоями и обрабатывают по специальному алгоритму.

Поликристаллические панели не требуют постоянной ориентации в сторону солнца, поэтому для их размещения активно используются крыши домов и промышленных зданий.

Днем при легкой облачности преимуществ солнечных панелей из аморфного кремния заметно не будет, их достоинства раскрываются только при плотных тучах или в тени (+)

К достоинствам солнечных батарей с разнонаправленными кристаллами относят:

1. Высокая эффективность в условиях рассеянного света.
2. Возможность стационарного монтажа на крышах зданий.
3. Меньшая стоимость по сравнению с монокристаллическими панелями.
4. Длительность эксплуатации – падение эффективности через 20 лет эксплуатации составляет всего 15-20%.

Недостатки у поликристаллических панелей также имеются:

1. Пониженный КПД со значением 12-18%.
2. Относительная громоздкость – требуется больше пространства для установки из расчета на единицу мощности в сравнении с монокристаллическими аналогами.

Поликристаллические солнечные панели завоевывают всё большую рыночную долю среди других кремниевых батарей. Это обеспечивается широкими потенциальными возможностями для удешевления стоимости их производства. Ежегодно увеличивается и КПД таких панелей, стремительно приближаясь к 20% у массовых продуктов.

Солнечные панели из аморфного кремния

Механизм производства солнечных панелей из аморфного кремния принципиально отличается от изготовления кристаллических фотоэлектрических элементов. Здесь используется не чистый неметалл, а его гидрид, горячие пары которого осаждаются на подложку.

В результате такой технологии классические кристаллы не образуются, а затраты на производство резко снижаются.

Фотоэлементы из осажденного аморфного кремния можно закреплять как на гибкой полимерной подложке, так и на жестком стеклянном листе

На данный момент существует уже три поколения панелей из аморфного кремния, в каждом из которых заметно повышается КПД. Если первые фотоэлектрические модули имели эффективность 4-5%, то сейчас на рынке массово продаются модели второго поколения с КПД 8-9%.

Аморфные панели последней разработки имеют эффективность до 12% и уже начинают появляться в продаже, но они пока ещё достаточно дорогие.

За счет особенностей данной производственной технологии, создать слой кремния можно как на жесткой, так и на гибкой подложке. Из-за этого модули из аморфного кремния активно используются в гибких тонкоплёночных солнечных модулях. Но варианты с эластичной подложкой стоят намного дороже.

Физико-химическая структура аморфного кремния позволяет максимально поглощать фотоны слабого рассеянного света для генерации электроэнергии. Поэтому такие панели удобны для применения в северных районах с большими свободными площадями.

Не снижается эффективность батарей на основе аморфного кремния и при высокой температуре, хотя они и уступают по этому параметру панелям из арсенида галлия.

При одинаковой стоимости оборудования солнечные панели из гидрида кремния показывают большую производительность, чем их моно- и поликристаллические аналоги (+)

Подытоживая, можно указать такие преимущества аморфных солнечных панелей:

1. Универсальность – возможность изготовления гибких и тонких панелей, монтаж батарей на любые архитектурные формы.
2. Высокий КПД при рассеянном свете.
3. Стабильная работа при высоких температурах.
4. Простота и надежность конструкции. Такие панели практически не ломаются.
5. Сохранение работоспособности в сложных условиях – меньшее падение производительности при запыленности поверхности, чем у кристаллических аналогов

Срок службы таких фотоэлектрических элементов, начиная со второго поколения, составляет 20-25 лет при падении мощности в 15-20%. К недостаткам панелей из аморфного кремния можно отнести лишь потребность в бо́льших площадях для размещения оборудования требуемой мощности.

Обзор бескремниевых устройств

Некоторые солнечные панели, изготовленные с применением редких и дорогостоящих металлов, имеют КПД более 30%. Они в разы дороже своих кремниевых аналогов, но всё-таки заняли высокотехнологичную торговую нишу, благодаря своим особенным характеристикам.

Солнечные панели из редких металлов

Существует несколько типов солнечных панелей из редких металлов, и не все они имеют КПД выше, чем у монокристаллических кремниевых модулей.

Однако способность работать в экстремальных условиях позволяет производителям таких солнечных панелей выпускать конкурентоспособную продукцию и проводить дальнейшие исследования.

Панели из теллурида кадмия активно используются при облицовке зданий в экваториальных и аравийских странах, где их поверхность нагревается днем до 70-80 градусов

Основными сплавами, применяемыми для изготовления фотоэлектрических элементов, являются теллурид кадмия (CdTe), селенид индия- меди-галлия (CIGS) и селенид индия-меди (CIS).

Кадмий – токсический металл, а индий, галлий и теллур являются довольно редкими и дорогостоящими, поэтому массовое производство солнечных панелей на их основе даже теоретически невозможно.

КПД таких панелей находится на уровне 25-35%, хотя в исключительных случаях может доходить до 40%. Ранее их применяли в основном в космической отрасли, а сейчас появилось новое перспективное направление.

Из-за стабильной работы фотоэлементов из редких металлов при температурах 130-150°C их используют в солнечных тепловых электростанциях. При этом лучи солнца от десятков или сотен зеркал концентрируются на небольшой панели, которая одновременно генерирует электроэнергию и обеспечивает передачу тепловой энергии водяному теплообменнику.

В результате нагрева воды образуется пар, который заставляет вращаться турбину и генерировать электроэнергию. Таким образом солнечная энергия преобразуется в электрическую одновременно двумя путями с максимальной эффективностью.

Полимерные и органические аналоги

Фотоэлектрические модули на основе органических и полимерных соединений начали разрабатывать только в последнем десятилетии, но исследователи уже добились значительных успехов. Наибольший прогресс демонстрирует европейская компания Heliatek, которая уже оснастила органическими солнечными панелями несколько высотных зданий.

Толщина её рулонной пленочной конструкции типа HeliaFilm составляет всего 1 мм.

При производстве полимерных панелей используются такие вещества, как углеродные фуллерены, фталоцианин меди, полифенилен и другие. КПД таких фотоэлементов уже достигает 14-15%, а стоимость производства в разы меньше, чем кристаллических солнечных панелей.

Остро стоит вопрос срока деградации органического рабочего слоя. Пока что достоверно подтвердить уровень его КПД через несколько лет эксплуатации не представляется возможным.

Преимуществами органических солнечных панелей являются:

• возможность экологически безопасной утилизации;
• дешевизна производства;
• гибкая конструкция.

К недостаткам таких фотоэлементов можно отнести относительно низкий КПД и отсутствие достоверной информации о сроках стабильной работы панелей. Возможно, что через 5-10 лет все минусы органических солнечных фотоэлементов исчезнут, и они станут серьезными конкурентами для кремниевых пластин.

Какую солнечную панель выбрать?

Выбор солнечных панелей для загородных домов на широте 45-60° не труден. Здесь стоит рассматривать лишь два варианта: поликристаллические и монокристаллические кремниевые панели.

При дефиците места предпочтение лучше отдать более эффективным моделям с односторонней ориентацией кристаллов, при неограниченной площади рекомендуется приобрести поликристаллические батареи.

Ориентироваться на прогнозы аналитических компаний развития рынка солнечных панелей не стоит, ведь лучшие их образцы, возможно, ещё не изобретены

Выбирать конкретного производителя, требуемую мощность и дополнительное оборудование лучше при участии менеджеров компаний, занимающихся продажей и установкой такого оборудования. Следует знать, что качество и цена фотоэлектрических модулей у крупнейших производителей отличаются мало.

Следует учитывать, что при заказе комплекта оборудования «под ключ», стоимость самих солнечных панелей будет составлять всего лишь 30-40% от общей суммы. Сроки окупаемости таких проектов составляют 5-10 лет, и зависят от уровня энергопотребления и возможности продажи излишков электроэнергии в городскую сеть.

Некоторые мастера предпочитают собирать солнечные батареи собственноручно. На нашем сайте есть статьи с подробным описанием технологии изготовления таких панелей, их подключению и обустройству отопительных гелиосистем .

Советуем ознакомиться:

Выводы и полезное видео по теме

Представленные видеоролики показывают работу различных солнечных панелей в реальных условиях. Также они помогут разобраться в вопросах выбора сопутствующего оборудования.

1. Правила выбора солнечных панелей и сопутствующего оборудования:
2. Виды солнечных панелей:
3. Тестирование монокристаллической и поликристаллической панелей:

Для населения и небольших промышленных объектов реальной альтернативы кристаллическим кремниевым панелям пока что нет. Но темпы разработки новых типов солнечных батарей позволяют надеяться, что скоро энергия солнца станет главным источником электроэнергии во многих загородных домах.

Всем заинтересованным в вопросе выбора и использования солнечных батарей предлагаем оставлять комментарии, задавать вопросы и участвовать в обсуждениях. Форма для связи расположена в нижнем блоке.

Как выбрать солнечную панель? ТОП-10 производителей фотоэлектрических модулей

Главная » Блог » Как выбрать солнечную панель? ТОП-10 производителей фотоэлектрических модулей

19.05.2017 г.

Мировой рынок продаж солнечных панелей за последние годы вырос более, чем в 2 раза. И, по прогнозам аналитиков, спрос на фотоэлектрические солнечные модули в ближайшее время будет стабильно расти.

Сочетание большого спроса с распространением и развитием технологии изготовления солнечных батарей привело к тому, что на рынке сейчас присутствует большое количество производителей, и при этом их число постоянно увеличивается.

Неспециалисту, который не знаком с реалиями рынка, очень тяжело сориентироваться в таком разнообразии брендов и моделей, сделав при этом правильный выбор, чтобы купить солнечные панели качественные и надежные.

Стоимость производства фотоэлектрических модулей в течение последних лет стала меньше в несколько раз. Одна из причин такого значительного падения стоимости – перенос производственных мощностей из США и стран Европы в азиатские страны, в которых оплата труда и прочие производственные издержки значительно меньше.

Это привело к тому, что все основные европейские и американские игроки в настоящее время практически всю продукцию производят в странах Юго-Восточной Азии. По объемам производства солнечных панелей именно Китай занимает безоговорочное первое место.

Подавляющее большинство панелей, которые «изготовлены в Европе» на самом деле выпущены в Азии, только под европейские требования. Аналогичные панели, выпущенные в Китае крупными и надежными вертикально-интегрированными производителями, по качеству им ни в чем не уступают.

Конкуренцию Китаю составляет Япония, но её продукция, как в случае и с американской, и с европейской, существенно проигрывает в стоимости производителям из Поднебесной. Именно на солнечные панели китайского производства приходится большая часть украинского рынка.

Солнечные панели – самый важный и самый дорогостоящий элемент любой солнечной электростанции (СЭС), их правильный выбор во многом определяет эффективность, надежность и долговечность её функционирования.

Существует общемировая классификация, которая подразделяет производителей солнечных модулей на три уровня: Tier 1 (самый высокий уровень качества), Tier 2 (второй эшелон) и Tier 3 (низший класс). Если сравнивать стоимость панелей, то разница между солнечной панелью Tier 1 и Tier 3 может составлять до 20%.

Попробуем разобраться, откуда возникает такая значительная разница в стоимости и насколько оправдано переплачивать за качество. Рассмотрим подробнее, в чем особенности каждого класса качества фотоэлектрических модулей.

Солнечные батареи Tier 1

1. Компании, выпускающие солнечные панели качества Tier 1, имеют собственное вертикально интегрированное производство. То есть компания-производитель не просто проводит сборку солнечных панелей, используя для этого комплектующие и материалы, изготовленные другими производителями, но и имеет собственный полный цикл производства, начиная от выращивания кремниевых пластин и производства фотоэлектрических элементов и заканчивая сборкой фотоэлектрических модулей. При этом осуществляя жесткий контроль качества на всех производственных этапах.
2. Для производства солнечных панелей Tier 1 присуща высокая степень автоматизации всех производственных процессов, благодаря чему влияние человеческого фактора сведено к минимуму. При этом компании постоянно работают над совершенствованием всех технологических операций, считая их безукоризненность основным фактором высокого качества готовой продукции.
3. Важный показатель – компания, чья продукция относится к уровню качества Tier 1, на мировом рынке солнечных технологий работает не меньше 5 лет. Последние 5 лет солнечная энергетика переживает настоящий бум, за это время на рынке появилось множество производителей солнечных панелей, чье число давно исчисляется тысячами наименований и брендов. При этом многие из них не смогли выдержать жесткой конкуренции и прекратили свое существование. Так что именно 5 лет – это показательный срок для данной высокотехнологичной отрасли. Если компания работает больше этого времени, то это говорит о том, что она смогла правильно организовать производство солнечных панелей и элементов, наладить их реализацию и поддержку клиентов, в своей деятельности она ориентирована на долгосрочное функционирование. Чем дольше работает компания на рынке, тем выше вероятность того, что она выполнит все заявленные ею гарантийные обязательства. Компании-производители уровня Tier 1, как правило, дают гарантию на свою продукцию (солнечные модули и панели) на срок не меньше 10-15 лет.
4. Производители солнечных панелей уровня Tier 1 инвестируют значительные средства в проведение научно-исследовательских работ (R&D), имеют собственные патенты, постоянно внедряя новые инновационные подходы и решения в организацию производства и технологических процессов.

Солнечные панели Tier 2

Производители солнечных батарей класса Tier 2 – это своего рода «золотая середина» между высоким классом Tier 1 и низшим — Tier 3. На сегодняшний день, на солнечные панели Tier 2 приходится 8-9% от всего мирового рынка солнечных батарей. Рассмотрим особенности, которые характерны для производителей Tier 2:

1. Производственный процесс панелей класса Tier 2 автоматизирован, хотя автоматизация процессов – не такой доминирующий элемент, как при производстве продукции Tier 1.
2. Компании-производители инвестируют в проведение научно-исследовательских разработок (R&D), но их объемы и качество работ значительно меньше, чем у компаний, чья продукция относится к Tier 1. Впрочем, производители активно внедряют полученные собственные разработки для оптимизации существующей продукции и запуска производства новых типов и образцов модулей.
3. Торговые марки сегмента Tier 2 в большинстве случаев находятся на рынке производства оборудования для солнечных электростанций (солнечных панелей) от 2 до 5 лет. Они имеют потенциал, как научный, так и производственный, который поможет им подняться в классе и перейти в категорию Tier 1, но у них для качественного скачка пока нет средств и опыта.

Солнечные панели Tier 3

Это самый массовый сегмент фотомодулей, который имеет при этом самый низкий класс качества. На солнечные панели Tier 3 приходится порядка 90% всего мирового рынка солнечных батарей. Отметим несколько факторов, которые характерны для этого класса качества:

1. Компании Tier 3 занимаются исключительно сборкой солнечных панелей, используя для этого компоненты и фотомодули, которые изготовлены другими компаниями.
2. Производственные процессы имеют недостаточный уровень автоматизации, во многом зависят от человеческого фактора – ручного труда. Именно поэтому солнечные панели даже одной партии могут существенно отличаться по качеству сборки.
3. Кампании не занимаются ведением какой-либо исследовательской деятельности, используя чужие (зачастую — незаконно) технологии и разработки.
4. Параметры, заявленные производителем в сопроводительной документации, не всегда соответствуют реальным показателям.
5. Современный рынок перенасыщен солнечными панелями данного класса.
6. Купить солнечные панели класса Tier 3 – это своего рода лотерея, ведь в большинстве случаев такое приобретение можно сравнить с покупкой кота в мешке. Можно приобрести солнечные батареи как хорошего качества, так и достаточно посредственную, не очень надежную и производительную солнечную панель.

Цена и качество солнечной панели: как сопоставить?

Чтобы определиться с качеством выбранных солнечных панелей, перед покупкой следует уточнить ряд параметров. При этом не принципиально, какой именно тип солнечных панелей вы выберете: поликристаллические или монокристаллические.

Важна не столько технология, по которой изготовлена панель, а цена за 1 Вт её мощности. Не менее важны и условия, которые Вы получите, приобретя ту или иную модель солнечной батареи.

Вот характеристики, которые следует проверить перед тем, как купить солнечную панель:

1. Гарантия. Точнее говоря, приобретя солнечную панель, покупатель получает два вида гарантии: гарантия производителя и гарантия выработки. Сейчас практически у всех моделей солнечных батарей гарантия выработки на фотоэлектрические модули составляет 25 лет. Через это время производительность солнечной панели составит 80% от исходных показателей, другими словами – снижение генерации за 25 лет эксплуатации составит 20%. Это своего рода стандарт отрасли, но при этом гораздо важнее, насколько эффективной будет панель, например, через 10 лет.
2. Допустимая погрешность номинальной мощности. Это параметр показывает, насколько реальное значение мощности может отклоняться от паспортных данных, указанных производителем. К примеру, указанная производителем мощность солнечной панели составляет 250 Вт, при этом возможное отклонение мощности – в пределах +/- 5%. На практике — это значит, что фактическая мощность панели колеблется в пределах 237,5 — 262,5 Вт. Качественные панели Tier 1, как показывает практика, имеют минимальное отклонение от указанной в техпаспорте данных, при этом отклонение всегда направлено в положительную сторону. Т.е. панель мощностью 250 Вт на практике будет мощностью не меньше, чем 250 Вт. Приобретая солнечные панели, обязательно ознакомьтесь с сертификатом тестирования.
3. КПД или эффективность работы фотоэлементов – параметр указывающий, какое количество солнечной энергии, попадающей на плоскость панели, будет затем в модуле преобразовано в электрический ток. Если сравнивать поликристаллические и монокристаллические солнечные панели, то разница КПД, как правило, не очень большая. Гораздо важнее, какая будет стоимость 1 Вт мощности – по этому показателю оба типа панелей приблизительно равны, хотя стоимость монокристаллических панелей немного выше. Именно поэтому КПД панели не столь важно, значение выше 14% — приемлемый результат, хотя солнечные панели Tier 1 могут иметь КПД в пределах 19-20,5%. Существенное значение размер КПД имеет в том случае, когда площадь установки солнечных панелей ограничена, например, самый распространенный случай – крышные солнечные электростанции. В этом случае за счет выбора панелей с высоким КПД можно сократить площадь, требуемую для установки.
4. Температурный коэффициент – еще один важный показатель работы солнечной батареи. Все дело в особенностях функционирования фотоэлементов – им необходимо много солнечного света, но при этом они не переносят высокую температуру. На жаре, когда солнечные панели сильно нагреются, начинается сокращение вырабатываемой электроэнергии, при этом падение мощности – достаточно значительное. Температурный коэффициент указывает, насколько снизится генерируемая мощность при повышении температуры на 1 градус. У модулей хорошего качества он составляет -0,4% на 1°C, это значение присуще панелям Tier 1 и Tier 2. Для солнечных батарей Tier 3 значение температурного коэффициента составляет -0,5% / 1°C. Следует учесть, что тестирование параметров проводится при температуре 25°C, а в летний период собственная температура солнечной батареи может подниматься до 60-70°C. Таким образом, при повышении температуры панели на 20 °C, потери мощности составят порядка 10%. При работе станции по зеленому тарифу, такое снижение мощности обернется значительными потерями в объемах продажи электроэнергии. 

Сравнительный анализ монокристаллического и поликристаллического модуля

Воспользовавшись нашим советами, вы сможете самостоятельно выбрать качественные солнечные панели, которые обеспечат эффективную и стабильную работу солнечной электростанции. Если же у вас есть сомнения или вы хотите иметь 100-процентную гарантию качества – обратитесь за помощью к проверенным экспертам в области солнечной энергетики – менеджерам компании Рентехно.

Приложения. Прошлые рейтинги производителей фотоэлектрических модулей

ТОП производителей Tier 1 за 4-й квартал 2015 года согласно Bloomberg (по показателю производительности)

ТОП производителей Tier 1 за 2-й квартал 2015 года согласно Bloomberg (по показателю производительности)

ТОП-10 производителей Tier 1 за 1-й квартал 2014 года согласно IHS (по показателю производительности)

ТОП-20 производителей Tier 1 за 1-й квартал 2014 годасогласно Bloomberg (по показателю производительности)

Печать