солнечные панели поли и моно в чем разница
Сравнение моно, поли и аморфных солнечных батарей
При выборе модуля часто задается вопрос: какая солнечная батарея лучше – монокристаллическая или поликристаллическая, а может аморфная? Ведь они самые распространенные в наш век. Чтобы найти ответ, было проведено множество исследований. Рассмотрим, что же показали результаты:
КПД и срок службы
Монокристаллические элементы имеют КПД около 17-22%, сроки их службы не менее 25 лет. Эффективность поликристаллических может достигать 12-18%, служат они тоже не менее 25 лет. КПД аморфных составляет 6-8% и снижается гораздо быстрее кристаллических, работают они не более 10 лет.
Температурный коэффициент
Потеря эффективности
Деградация солнечных монокристаллических и поликристаллических модулей зависит от качества исходных элементов – чем больше в них бора и кислорода, тем быстрее снижается КПД. В поликремниевых пластинах меньше кислорода, в монокремниевых – бора. Поэтому при равных качествах материала и условий использования особой разницы между степенью деградации тех и других модулей нет, в среднем она составляет около 1% в год. В производстве аморфных батарей используется гидрогенизированный кремний. Содержанием водорода обусловлена его более быстрая деградация. Так, кристаллические деградируют на 20% через 25 лет эксплуатации, аморфные быстрее в 2-3 раза. Однако некачественные модели могут потерять эффективность на 20% уже в первый год использования. Это стоит учесть при покупке.
Стоимость
Тут превосходство полностью на стороне аморфных модулей – их цена ниже, чем кристаллических, из-за более дешевого производства. Второе место занимают поли, моно же самые дорогие.
Размеры и площадь установки
Монокристаллические батареи более компактны. Для создания массива требуемой мощностью понадобится меньшее количество панелей по сравнению с другими видами. Так что при установке они займут немного меньше места. Но прогресс не стоит на месте, и по соотношению мощность/площадь поликристаллические модули уже догоняют моно. Аморфные же пока отстают от них – для их установки понадобится в 2,5 раза больше места.
Светочувствительность
Здесь лидируют аморфно-кремниевые модули. У них лучший коэффициент преобразования солнечной энергии из-за водорода в составе элемента. Поэтому они, по сравнению с кристаллическими, в условиях слабой освещенности работают эффективнее. Моно и поли, при плохом освещении работают примерно одинаково – значительно реагируют на изменение интенсивности света.
Годовая выработка
В результате тестирования модулей разных производителей было установлено, что монокристаллические за год вырабатывают больше электроэнергии, чем поликристаллические. А те в свою очередь производительнее, чем аморфные, несмотря на то, что последние вырабатывают энергию и при слабой освещенности.
Можно сделать вывод, что солнечные батареи моно и поли имеют небольшие, но важные различия. Хотя mono все-таки эффективнее и отдача от них больше, но poly все равно будут пользоваться большей популярностью. Правда, это зависит от качества продукции. Тем не менее, большинство крупных солнечных электростанций собраны на базе полимодулей. Связано это с тем, что инвесторы смотрят на общую стоимость проекта и сроки окупаемости, а не на максимальную эффективность и долговечность.
Теперь об аморфных батареях. Начнем с преимуществ: метод их изготовления самый простой и малобюджетный, потому что не требуется резка и обработка кремния. Это отражается в невысокой стоимости конечной продукции. Они неприхотливы – их можно установить куда угодно, и не привередливы – пыль и пасмурная погода им не страшны.
Однако у аморфных модулей есть и недостатки, перекрывающие их достоинства: по сравнению с вышеописанными видами, у них самый низкий КПД, они быстро портятся – эффективность снижается на 40% менее чем за 10 лет, и требуют много места для установки.
Монокристаллические и поликристаллические солнечные панели: что выбрать Комментировать
Если вы заинтересовались солнечной энергетикой, то в изучении этой темы перед вами встанет необходимостью выбора солнечных панелей. И вы непременно столкнётесь с двумя основными типами солнечных панелей: монокристаллическими и поликристаллическими. Оба типа этих солнечных батарей прекрасно подходят для использования в солнечных электростанциях, но в них есть некоторые принципиальные отличия, о которых нужно знать.
Моно- и поликристаллические солнечные батареи: всё дело в используемых солнечных элементах
И моно- и поликристаллические солнечные панели выполняют одну функцию в составе солнечной электростанции – они поглощают солнечное излучение и преобразовывают его в электричество. Оба типа панелей сделаны из кремния. Почему кремний? Потому что это весьма распространённый и долговечный материал. Многие производители солнечных панелей производят оба типа панелей, поли- и монокристаллические.
И моно- и поликристаллические солнечный батареи могут быть хорошим выбором для вашего дома, дачи или предприятия, но есть ключевые различия между двумя этими технологиями, которые нужно понять, прежде чем сделать выбор в ту или иную сторону. Главное отличие между двумя этими технологиями заключается в типе используемых солнечных элементов: в монокристаллических солнечных панелях используются солнечные элементы, которые сделаны из одного кристалла кремния, а в поликристаллических – солнечные элементы состоят из множества мелких кремниевых элементов, скреплённых друг с другом.
Монокристаллические солнечные батареи
Монокристаллические солнечные батареи, как правило, рассматриваются как премиальный “солнечный” продукт. Главное преимущество таких панелей – это более высокая эффективность и внешний вид, который обладает большей эстетичностью, особенно с чёрными алюминиевыми рамками.
Для изготовления солнечных элементов для монокристаллических солнечных батарей, кремний выращивают в виде брусков, которые затем нарезают на пластины (wafer). Такой тип солнечных панелей называется «монокристаллическим» – чтобы показать, что используемые солнечные элементы получены из одного кристалла кремния. Поскольку элемент состоит из одного монокристалла, электроны, генерирующие электрический ток, имеют больше «пространства» для перемещения и соответственно, большую эффективность по сравнению с поликристаллическими солнечными панелями.
Поликристаллические солнечные батареи
Поликристаллические солнечные панели менее эффективны по сравнению с монокристаллическими, но их преимуществом является более низкая цена. Внешне поликристаллические панели можно различить по цвету – они обладают синим оттенком, монокристаллические же панели имеют чёрный оттенок.
Поликристаллические панели также изготавливают из кремния, однако, вместо использования однокристального кремния, производители сплавляют вместе много фрагментов кристаллического кремния, образуя поликристаллические солнечные элементы.
Поликристаллические панели также еще называют мульти- или многокристаллическими. Поскольку каждый солнечный элемент состоит из множества кристаллов, то у электронов не так много «пространства» для перемещения. Поэтому поликристаллические солнечные панели обладают меньшей эффективностью, чем монокристаллические.
| Поликристалл | Монокристалл | |
|---|---|---|
| Цена | Дешевле | Дороже |
| Эффективность (КПД) | Меньше | Больше |
| Внешний вид | Синий оттенок | Чёрный оттенок |
| Срок службы | 25 лет и более | 25 лет и более |
Монокристаллические или поликристаллические: что подойдёт именно вам?
Если говорить об установке и эксплуатации солнечной электростанции, то помимо автономности, экономия – это другая причина использовании энергии солнца, в особенности, при использование сетевой солнечной электростанции. И вне зависимости от того, выберите вы поли- или монокристаллические солнечный панели, ваши счета за электроэнергию будут меньше. То, что вы выберете зависит только от ваших личных предпочтений, количества свободного места для установки панелей и бюджета.
Поликристаллические панели работают лучше в пасмурную погоду?
…поликристаллические солнечные панели работают лучше монокристаллических в пасмурную погоду…
Если вы встретились с этим утверждение, то скорее всего, вы общаетесь не с профессионалом в сфере солнечной энергетики. Если сравнивать кремниевые солнечные панели одинаковой мощности, то в пасмурную они будут иметь практически идентичную выработку в не зависимости от технологии. Эффективной работой при низкой инсоляции могут похвастаться не кремниевые солнечный панели, а аморфные, КПД которых колеблется в диапазоне 6 – 9%.
Какие солнечные батареи лучше? Монокристалл или поликристалл
Солнечные батареи в последние десять лет перешли из разряда ноу-хау и дорогостоящей разработки с низкой эффективностью в прикладные и популярные сферы. Их можно использовать для подзарядки гаджетов в походе, а также применять в роли основного или резервного источника питания для бытовых помещений и не только. Кроме того, некоторые инженерные решения могут показаться необычными, например, использование в качестве дополнительного источника энергии на транспортных средствах.
Элемент, получающий электрическую энергию прямо от солнца в достаточном количестве, не способен давать ее постоянно. Ее нужно запасать в аккумуляторах, чтобы можно было использовать по необходимости в любое время.
Солнечные панели устроены по простой схеме, куда входят полупроводниковый фотоэлемент из кремния, соединительные провода и корпус. Лучи света воздействуют на свободные электроны фотоэлемента, заставляют их двигаться. Образующийся при этом ток по проводам поступает к нагрузке. Вместо нагрузки в цепь панели может быть включен аккумулятор, который обеспечивает электрической энергией потребители в ночное время суток, когда по погодным условиям интенсивность дневного освещения мала.
Как монокристаллический модуль, так и ячейка на основе поликристаллов, в своем устройстве используют полупроводниковые пластины из кремния. Пластина монокристаллической панели состоит из одного полупроводникового кремниевого кристалла, а поликристаллическая панель использует структуру из множества кристаллов.
Конструкция и применение
По устройству все солнечные преобразователи разделяют на монокристаллические и поликристаллические. От конструктивного исполнения каждой панели зависит ее эффективность и стоимость. Мировые производители этих устройств используют в качестве рабочего тела кремний, теллурид кадмия и соединения на основе меди, индия, галлия, селена. Последними достижениями в этой области считаются батареи, рабочим материалом которых является арсенид галлия.
монокристаллические и поликристаллические панели
Отечественная промышленность для производства солнечных генераторов использует преимущественно кремниевые полупроводниковые пластины. Готовые модули, предназначенные для выработки электрического тока, объединяют своей конструкцией набор ячеек. Плоские панели устанавливают на специальные стеллажи с поворотными устройствами, при помощи которых в течение дня устанавливается максимально возможный угол падения лучей солнца на полупроводник. Дешевым, но менее эффективным вариантом является использование неподвижных конструкций, настроенных на определенный постоянный угол.
Важным элементом любой солнечной сборки являются аккумуляторы, которые накапливают электрическую энергию для использования ее ночью или в мало освещенное время суток. Дальше она из аккумуляторов поступает непосредственно в нагрузку, либо сначала на инвертор 12(24)–220 В, а затем к потребителю, в зависимости от его типа.
Что такое монокристаллическая солнечная батарея
Мы уже упомянули о том, что панели бывают двух типов: поли- и монокристаллические. Для начала рассмотрим монокристаллический элемент – он дороже, но мощнее.
Особенности
Для такой батареи выращивается специальный монокристалл кремния по способу Чохральского. Этот материал стоит дороже, чем поликристаллическая пластина, но из-за своего высокого качества монокристаллический модуль имеет больший КПД. Монокристаллические солнечные панели, собранные из отдельных кремниевых ячеек, обладают эффективностью работы, которая равна примерно 20–22%.
Лучи света, попадая на поверхность монокристалла кремния, приводят свободные электроны к направленному движению. С обеих сторон кристалла к нему присоединены провода, идущие к потребителю.
КПД такой пластины достаточно высок, так как в ней лучи солнца не рассеиваются, а равномерно распределяются по всей поверхности кристалла. Площадь р-п перехода в пластине велика, за счет чего электроны проникают из одной части полупроводника в другую беспрепятственно.
устройство монокристаллических солнечных панелей
Стоимость
Технология выращивания монокристаллов полупроводника больших размеров довольно трудоемка, из-за чего цена такой батареи всегда выше, чем аналогичного изделия на основе поликристаллов. Разница в стоимости устройств – 10%, что является главным недостатком монокристаллической батареи.
Цена монокристаллической панели мощностью 150 Вт равна 5400 руб., а такая же по конструкции батарея мощностью 200 Вт стоит 11700 руб. Гораздо дороже устройства мощностью 230 Вт и 300 Вт
Что такое поликристаллическая батарея
Если основной элемент монокристаллической батареи – это искусственно выращенный монокристалл больших размеров, то другой вид светоприемников имеет полупроводниковый элемент поликристаллической структуры.
Считается, что для потребления энергии Солнца оптимальным вариантом являются поликристаллические солнечные батареи. Они дешевле своего монокристаллического аналога, так как для производства используют обрезки, оставшиеся после монокристаллических элементов. Кремний при изготовлении рабочего элемента поликристаллической панели просто охлаждается из горячего расплава, что не требует высоких затрат и сложных технологий.
По внешнему виду поликристалл кремния отличается от монокристалла неоднородностью цветовой гаммы, отливающей голубым и светло-синим цветом. Непрерывное совершенствование технологии производства приближает по качеству поликристаллические батареи к сборкам на монокристаллах.
Особенности
Кроме более низкой стоимости, поликристаллические модули отличаются от монокристаллов тем, что снижение их мощности по мере увеличения эксплуатационного периода происходит значительнее медленнее.
Очень важно и то, что при нагреве полупроводникового элемента поликристаллического типа он не так сильно снижает свои рабочие качества, как монокристаллы.
Стоимость
Поликристаллические солнечные элементы производителя SilaSolar мощностью 50 ватт и напряжением 12 В на момент написания статьи стоят 2790 руб. Такая же по устройству батарея этого же производителя, но на 100 ватт, имеет цену 4200 руб.
Сравнение поликристаллической и монокристаллической солнечных батарей
Когда потребитель делает выбор между различными по конструкции световыми модулями, он старается дать ответ на вопрос: какие солнечные панели лучше, поли или моно? При этом ему необходимо учитывать результаты тестирования устройств, проводимых независимыми компаниями.
Приведем основные результаты тестов на отличие этих световых модулей:
Из приведенных данных можно сделать вывод, что, первые дешевле и менее прихотливы, а вторые мощнее, но привередливее. Выбирая поликристаллические или монокристаллические кремниевые солнечные батареи, решайте исходя из своих финансовых возможностей обслуживать и обновлять модули, и сделайте выбор между долговечностью и мощностью. К тому же качественно произведенный поликристаллический модуль намного дешевле. Окончательный выбор остается за покупателем.
Установка солнечной панели
Для более эффективного применения батареи нужно обязательно учитывать следующие факторы ее установки:
Собрать солнечную установку можно своими руками, предварительно изучив соответственную литературу.
Но если у вас нет, хотя бы базовых познаний в электричестве и электронике, то стоит доверить дело специалистам.
Тестирование
Чтобы сравнить две солнечные сборки одинаковой мощности на эффективность, разумно выполнить их рабочее тестирование. Для этого необходимо установить mono- и poly-батареи одинаково по отношению к солнцу и измерять реальную мощность устройств в зависимости от времени суток, от степени нагрева полупроводникового элемента.
Также учтите все другие параметры, которыми они будут отличаться. В том числе снижение мощности устройств после определенного периода эксплуатации. Полученные результаты дадут исчерпывающую информацию, какая из панелей (solar panels) лучше и кому из производителей этих устройств нужно в дальнейшем отдавать предпочтение.
Моно- и поликристаллические солнечные панели
Поликристаллические солнечные панели или монокристаллические — традиционно первый вопрос при выборе. Оценивают и сравнивают КПД, стоимость, требуемое количество модулей, стабильность работы. Окупаемость во многом зависит от условий использования. Правильная оценка параметров, возможностей фотоэлектрических батарей позволит не переплачивать и выбрать выгодный вариант.
Важность свойств и технологии материала солнечных панелей
Основными устройствами для использования солнечной энергии, преобразования ее в электричество являются панели из плиток, пластин из специальных материалов, объединяемых в модули, массивы. Устройства также называют батареями, фотоэлектрическими, фотогальваническими элементами, но не надо их путать с гелио коллекторами, это разные изделия: первые вырабатывают электричество, вторые — тепло.
Модули из фотоэлектрических пластин, расположенные в освещаемом солнечным (ультрафиолетовым) светом месте, например, размещённые солнечные панели на крыше, поглощают излучение, которое преобразуется инвертором в ток, поступающий через стабилизаторы, контроллеры, аккумуляторы в электрическую сеть обслуживаемого объекта или для продажи в магистраль энергетических компаний.
Материал, технология создания пластин напрямую влияют на КПД, производство кВт/час, так как разные структуры могут более эффективно поглощать излучение, передавать его для процесса выработки электричества.
Типы солнечных панелей, что такое моно и поликристалл
Типы солнечных батарей:
Кремниевые фотогальванические батареи разделяются на монокристаллические, поликристаллические. Плитки панелей создаются формированием массы вокруг затравки из Si — именно в этом процессе и есть различия для указанных двух вариантов. Финишные этапы одинаковые — делают p-, n-переходы, устанавливают электроконтакты, токоведущие линии, наносят антиотражающий слой.
Монокристаллические батареи
Именно с появления в 1950 годах технологии для создания монокристаллов кремния началась революция в солнечной энергетике. По сегодняшний день метод не просто эффективный и актуальный, но единственный для создания наиболее эффективных солнечных монопанелей как массового товара.
Монокристаллические солнечные батареи (mono — один), как видно из названия, состоят из одного, цельного кристалла кремния.
Технология изготовления моно- и поли- фотоэлектрических плиток отличается, отсюда разные их свойства. В первом случае используется метод Чохральского — кристалл выращивается постепенно из расплавленного Si. Вокруг затравки из частички указанного элемента разрастается готовый продукт. По мере остывания образуется окончательный кремниевый элемент с цилиндрической геометрией.
Характерный признак монокристаллических солнечных панелей — однородность оттенка и структуры, что также свидетельствует о кремнии высокочистого состава. Цена, КПД — основное, в чем отличаются поли и моно гелио панели, если характеризовать их в общем и поверхностно, но эти критерии, как правило, главные для среднестатистической процедуры выбора.
Плюсы и минусы монокристаллических гелио панелей
Монокристаллические солнечные панели обладают такими достоинствами:
Недостаток у монокристаллов только один — высокая цена.
Преимуществ и недостатки мультикристаллических солнечных панелей
Панели из плиток, состоящих из множества кристаллов, именуются «поли» или «мульти». Для изготовления применяется не долговременное наращивание и создание условий для медленного разрастания, а окунание затравки в ванну со специальной смесью кремния. После медленного остывания формируется структура с множеством кристалликов, сориентированных разнонаправленно. Затем производится нарезка прямоугольников, а из них — пластин, плиток нужных параметров.
Поликристаллические солнечные батареи имеют такие преимущества:
Сравнение технических параметров
Для удобства сравнения уместно отобразить технические параметры поли и моно панелей таблицей:
| Характеристика | Монокристалл | Поликристалл |
|---|---|---|
| Структура | Зерна в одном направлении, параллельно. | Кристаллы разнонаправленные, не параллельные. |
| Технология | Цилиндрические образования из кристаллов нарезают на пластины, обрезают до квадратных форм. | Обрезаются изначально на прямоугольные заготовки. |
| t° изготовления | +1400 | +800… +900 |
| Форма | Прямоугольники, квадраты со скошенными углами (квази или псевдо прямоугольники). | Прямоугольники, квадраты, без срезанных углов. |
| Толщина | ≤300 μm | 300 500 μm |
| Стабильность | Высокая. | Изделие дорогое, но цена ниже, чем у монокристалла. |
| Стоимость | У монокристаллических панелей цена выше. | |
| Окупаемость | Около 2 лет. | 3–4 года. |
| КПД | 15–23 | 12–17 |
Монокристаллические панели чаще черного цвета, поли — темно-синие, но это не категорическая характеристика. Два варианта плитки могут иметь и разные оттенки в зависимости от просветляющего, антиотражающего покрытия. Надо отметить, что параметр по стоимости относительный: развитие методов удешевления производства сделало разрыв минимальным.
Какие фотоэлектрические элементы лучше: поли или моно
По вопросу, какие солнечные батареи лучше — моно или поликристаллические — есть большая доля неопределенности. Категорически сразу отдать предпочтения в рекомендациях и советовать только одни из вариантов неправильно — надо оценивать условия использования и расчеты.
Чем больше кристаллы Si, тем выше КПД, поэтому моноэлементы намного результативнее и КПД у них выше, примерно на 10–15 %, чем у поликристаллов. Последние часто преподносят как менее эффективные. Приведенные утверждения верны, но они подлежат коррекции, так как важен расчет, исходя из цены за Ватт мощности, а он показывает, что поликристаллы обойдутся дешевле на 10–20 %.
Есть мнение, что поли элементы лучше функционируют при низком уровне освещенности. В сети даже есть сравнительные тесты. Не следует им доверять, это отдельные случаи, когда рассматривают конкретных производителей, то есть результат у изделий иных компаний может быть прямо противоположным. Зависимость КПД при тусклом свете от типа кристалла ничтожная, больше значение имеет высокое качество изготовления.
Срок службы, стабильность работы
Плитки поликристаллических батарей деградируют быстрее, но стоимость на 15–20 % ниже и это обычно является решающим фактором на их пользу при выборе.
Касательно стабильности работы: моно фотоэлектрические элементы однозначно лучше, но данный фактор не настолько значим и существенный, чтобы быть главной определяющей по вопросу, чему отдать предпочтение.
Итог: что выбрать в разных ситуациях и условиях
Когда подойдет поликристаллическая фотоэлектрическая панель:
Рекомендуем к прочтению: подробно рассказываем как сделать солнечную панель своими руками.
Монокристаллы лучшие, а порой незаменимые, когда площадь под установку ограниченная, например, маленькие крыши. Солнечные монобатареи производят больше энергии с единицы площади, но есть и минус: с повышением температуры (нагрева) выходная мощность (КПД) падает медленнее у поликристаллических элементов. Впрочем, по этому параметру (по температурному коэффициенту) часто все зависит от качества производства.
Особенности рынка
Основной объем на рынке принадлежит поликристаллическим солнечным панелям и причина этому — низкая цена. Однако тенденция меняется из-за удешевления производства и технологий, что позволяет применять новые решения (панели гетероструктурные, PERC и тому подобное) и устанавливать доступную цену. Рынок постепенно становится ориентированным не на стоимость, а на эффективность изделий и технологические нововведения. Данная тенденция усиливается, так как даже самые продвинутые технологии удешевляются из года в год.
Особые факторы, влияющие на эффективность
В большой мере на эффективность влияет технология. Например, модули n-типа имеют такие характеристики:
В сети есть видео, где сравниваются разные поколения продукции, например, моно с двумя шинами и поли — с тремя. При увеличении количества этих элементов с двух до трех или применения уже становящихся стандартом четырех токосъемных шин эффективность фотоэлектрических панелей растет. Разница уже зависит от поколения. Не стоит игнорировать и качество исполнения. Последний фактор часто выступает причиной, почему у неизвестной торговой марки монокристаллическая солнечная батарея, которая должна быть лучше, показывает худшую работу, чем поли панель надежного бренда.
Какой информации не следует доверять
Много мифов касаются реакции солнечных фотогальванических элементов на излучение различных параметров. Одним из таких утверждений является то, что мультикристаллический модуль, лучше поглощает рассеянные и тусклые лучи, проникающее через облака, туман. Обосновывается это тем, что кристаллы размещаются хаотически, поэтому им доступен большой диапазон углов для восприятия ультрафиолета.
Приведенное выше утверждение является полностью ошибочным измышлением: на обработку и восприятие панелями рассеянных лучей света разнонаправленность кристаллов не оказывает никакого влияния. Тот, кто пропагандирует такое мнение, не имеет никакого представления как работает солнечная панель. Помимо этого, часто больше разницы можно наблюдать, когда применяются элементы p и n типа, нежели, когда оценивается работа поли и моно.
Отличия при разной освещенности могут быть, но обусловлены они только качеством изготовления, технологий, а не вариантом структуры кристалла. Поликристаллическое изделие надежного бренда может работать и даже быть долговечнее, чем монокристалл неизвестной компании.
Заключение
При объемном бюджете во всех случаях рекомендуется монокристалл, этот же тип панелей желателен, если есть ограничения по площади, если важен каждый десяток Ватт, максимально долгий срок службы изделия.
Если есть желание сэкономить на стоимости панелей, отсутствуют ограничения по площади, пользователь не гонится за максимальностью по производству кВт/ч — подойдут мультикристаллические панели. Меньшая производительность элементов не значит, что система будет менее эффективной и не окупится — все решают площадь установки и правильные расчеты. Такие фотоэлектрические панели устанавливают чаще в среднестатистических домохозяйствах.