Co je lepší: monokrystalické nebo polykrystalické?

V posledních deseti letech se solární články posunuly z kategorie know-how a drahého vývoje s nízkou účinností do aplikovaných a oblíbených oblastí. Lze je použít k dobíjení gadgetů při turistice a lze je také použít jako hlavní nebo záložní zdroj energie pro domácí prostory a další. Některá technická řešení se navíc mohou zdát neobvyklá, například použití jako doplňkového zdroje energie ve vozidlech.

Prvek, který přijímá elektrickou energii přímo ze slunce v dostatečném množství, ji není schopen neustále poskytovat. Je potřeba jej skladovat v bateriích, aby mohl být kdykoli použit podle potřeby.

Solární panely jsou navrženy podle jednoduchého designu, který obsahuje polovodičovou fotobuňku vyrobenou z křemíku, propojovací vodiče a pouzdro. Světelné paprsky působí na volné elektrony fotobuňky a způsobují jejich pohyb. Výsledný proud protéká dráty do zátěže. Namísto zátěže lze do obvodu panelu zapojit akumulátor, který dodává elektrickou energii spotřebitelům v noci, kdy je vlivem povětrnostních podmínek nízká intenzita denního světla.

Monokrystalický modul i článek na bázi polykrystalů využívají ve svém zařízení polovodičové wafery vyrobené z křemíku. Monokrystalický panelový plátek se skládá z jediného polovodičového křemíkového čipu, zatímco polykrystalický panel využívá vícečipovou strukturu.

Design a aplikace

Všechny solární konvertory se podle konstrukce dělí na monokrystalické a polykrystalické. Design každého panelu určuje jeho účinnost a cenu. Světoví výrobci těchto zařízení používají jako pracovní kapalinu křemík, telurid kadmia a sloučeniny na bázi mědi, india, galia a selenu. Nejnovějšími úspěchy v této oblasti jsou baterie, jejichž pracovním materiálem je arsenid gallia.

Domácí průmysl používá pro výrobu solárních generátorů především křemíkové polovodičové destičky. Hotové moduly určené ke generování elektrického proudu kombinují svým designem sadu článků. Ploché panely jsou instalovány na speciálních stojanech s otočnými zařízeními, pomocí kterých se nastavuje maximální možný úhel dopadu slunečních paprsků na polovodič během dne. Levnější, ale méně efektivní variantou je použití pevných konstrukcí upravených do určitého konstantního úhlu.

Důležitým prvkem každé solární sestavy jsou baterie, které akumulují elektrickou energii pro použití v noci nebo při slabém osvětlení. Poté jde z baterií přímo do zátěže, nebo nejprve do střídače 12(24)–220 V a poté podle typu ke spotřebiteli.

Znalecký posudek
Alexej Bartoš
Specialista na opravy, údržbu elektrických zařízení a průmyslové elektroniky.
Zeptejte se odborníka

Je výhodné vyrábět solární energii tam, kde je mnoho jasných dnů v roce. Většina regionů Ruské federace není vhodná pro samotné využívání solární energie. Solární generátory se často používají pouze jako doplňková napájecí zařízení.

Co je to monokrystalický solární článek

Již jsme zmínili, že existují dva typy panelů: poly- a monokrystalické. Nejprve se podívejme na monokrystalický prvek – je dražší, ale výkonnější.

Vlastnosti

Pro takovou baterii se Czochralského metodou pěstuje speciální křemíkový monokrystal. Tento materiál je dražší než polykrystalický wafer, ale díky své vysoké kvalitě má monokrystalický modul větší účinnost. Monokrystalické solární panely, sestavené z jednotlivých křemíkových článků, mají provozní účinnost přibližně 20–22 %.

Světelné paprsky dopadající na povrch křemíkového monokrystalu způsobují pohyb volných elektronů ve směrovém směru. Na obou stranách krystalu jsou k němu připojeny vodiče, které jdou ke spotřebiteli.

Účinnost takové desky je poměrně vysoká, protože sluneční paprsky v ní nejsou rozptýleny, ale jsou rovnoměrně rozloženy po celém povrchu krystalu. Oblast pn přechodu v waferu je velká, díky čemuž elektrony pronikají z jedné části polovodiče do druhé bez překážek.

Stát

Technologie pěstování velkých polovodičových monokrystalů je poměrně pracná, a proto je cena takové baterie vždy vyšší než u podobného produktu na bázi polykrystalů. Rozdíl v ceně zařízení je 10 %, což je hlavní nevýhoda monokrystalické baterie.

Cena 150 W monokrystalického panelu je 5400 200 rublů a 11700 W baterie stejného designu stojí 230 300 rublů. Mnohem dražší zařízení s výkonem XNUMX W a XNUMX W

Co je to polykrystalická baterie

Pokud je hlavním prvkem monokrystalické baterie uměle vypěstovaný velký monokrystal, pak jiný typ detektoru světla má polovodičový prvek polykrystalické struktury.

Předpokládá se, že polykrystalické solární články jsou nejlepší možností pro spotřebu sluneční energie. Jsou levnější než jejich monokrystalické protějšky, protože k výrobě používají zbytky z monokrystalických prvků. Při výrobě pracovního prvku polykrystalického panelu se křemík jednoduše ochladí z horké taveniny, což nevyžaduje vysoké náklady a složité technologie.

Vzhledově se křemíkový polykrystal liší od monokrystalu v heterogenitě barevné škály, odlévané v modré a světle modré barvě. Neustálé zlepšování technologie výroby přibližuje kvalitu polykrystalických baterií monokrystalickým sestavám.

Vlastnosti

Kromě nižších nákladů se polykrystalické moduly liší od monokrystalů tím, že pokles jejich výkonu s rostoucí provozní dobou nastává mnohem pomaleji.

Je také velmi důležité, aby při zahřívání polykrystalického polovodičového prvku nesnižoval jeho výkon tolik jako monokrystaly.

Stát

Polykrystalické solární články od výrobce SilaSolar s výkonem 50 wattů a napětím 12 V stály v době psaní článku 2790 100 rublů. Baterie stejného designu od stejného výrobce, ale 4200 wattů, má cenu XNUMX XNUMX rublů.

Srovnání polykrystalických a monokrystalických solárních článků

Když si spotřebitel vybírá mezi světelnými moduly různých designů, snaží se odpovědět na otázku: které solární panely jsou lepší, poly nebo mono? Zároveň musí zohlednit výsledky testování zařízení, které provádějí nezávislé společnosti.

Zde jsou hlavní výsledky testů rozdílů mezi těmito světelnými moduly:

• K poklesu jmenovitého výkonu se zvyšující se životností u mono modulů dochází rychleji (u polykrystalického prvku v prvním roce provozu
• výkon se sníží o 2% a pro monokrystalické – o 3%);
• cena polykrystalického modulu je přibližně o 10 % nižší než cena monokrystalického modulu stejného výkonu;
  celková vyrobená elektřina monokrystalického modulu je o 30 % vyšší než u polykrystalického modulu se stejnou plochou.

Z prezentovaných údajů můžeme usoudit, že první jsou levnější a méně náročné, zatímco druhé jsou výkonnější, ale vybíravější. Při výběru polykrystalických nebo monokrystalických křemíkových solárních článků se rozhodněte na základě svých finančních možností na údržbu a modernizaci modulů a vyberte si mezi odolností a výkonem. Kvalitní polykrystalický modul je navíc mnohem levnější. Konečná volba zůstává na kupujícím.

Instalace solárního panelu

Pro efektivnější využití baterie je třeba vzít v úvahu následující faktory instalace:

• umístění zařízení by nemělo být během dne zakryto stínem jiných předmětů;
• pro maximalizaci toku světelných paprsků na fotobuňku je vhodné vybavit ji otočným zařízením, které udržuje stálou orientaci vůči slunci;
• optimální úhel sklonu modulu vůči vertikále silně závisí na oblasti, kde se solární elektrárna nachází, a na ročním období, každý ví, že slunce je v zimě níže nad obzorem;
• péče o přední stranu zařízení, čištění skla od vrstev nečistot a sněhu, musíte k němu zajistit pohodlný přístup člověka.

Solární instalaci můžete sestavit vlastníma rukama po předchozím prostudování příslušné literatury.

Pokud ale nemáte alespoň základní znalosti o elektřině a elektronice, pak byste měli věc svěřit odborníkům.

Testování

Chcete-li porovnat dvě solární sestavy se stejným výkonem z hlediska účinnosti, je rozumné provést na nich výkonnostní testy. K tomu je nutné instalovat mono- a poly-baterie rovnoměrně vůči slunci a měřit skutečný výkon zařízení v závislosti na denní době a stupni ohřevu polovodičového prvku.

Zvažte také všechny ostatní parametry, ve kterých se budou lišit. Včetně snížení výkonu zařízení po určité době provozu. Získané výsledky poskytnou ucelenou informaci o tom, které solární panely jsou lepší a který z výrobců těchto zařízení by měl mít v budoucnu přednost.