Слънчеви клетки: Кои слънчеви модули предлагат най-добрата технология и най-висока производителност в момента?

Технологичното развитие в областта на слънчевите клетки продължава да се развива бързо. Това, което вчера беше най-съвременно и иновативно, често е остаряло утре. Технологичният напредък прави системите все по-стабилни и ефективни, което води до нарастващо търсене на фотоволтаична електроенергия. Това търсене вероятно ще бъде допълнително засилено от Закона за защита на климата и целта на Германия за постигане на климатична неутралност до 2045 г., поради което се очаква значително увеличение на възобновяемата енергия през следващите години.

Ефективността на фотоволтаичната технология зависи изключително много от различните видове използвани слънчеви модули. В Германия четири вида модули доминират в използването на фотоволтаични системи. Представяме техните предимства и недостатъци, както и бъдещите им перспективи.

Слънчеви модули: Какви видове има?

Различните видове фотоволтаични модули се характеризират с понякога значителни разлики в техническия дизайн. Това води до силно варираща производителност, живот и разходи. Ще ги разгледаме по-подробно по-долу:

• Стъкло-стъкло / двойно остъклени модули
• Поликристални модули
• Монокристални модули
• Тънкослойни модули
• CIS/CIGS модули

В стъкления модул с технология на двустранните клетки, светлината се улавя както от предната, така и от задната страна на модула. Увеличаването на количеството уловена светлина повишава ефективността на модула.

Свързано с това:

• Двустранни слънчеви клетки – Интересна информация за слънчевите модули
• BSC – Двустранни слънчеви клетки: История на двустранните или двуповърхностните слънчеви клетки
• Слънчеви модули: Двустранни модули за по-голяма ефективност и увеличен светлинен добив – консултация, планиране и решения

Поликристалните фотоволтаични модули, подобно на монокристалните си аналози, са изработени от силиций. След като силицийът се разтопи, той се излива в удължени, правоъгълни форми и бавно се охлажда. Получените кристални структури след това се разделят в по-нататъшни производствени стъпки и се нарязват на пластини, които образуват поликристалните слънчеви клетки. Визуално те се отличават с поразителния си син цвят.

Този процес има предимството да е сравнително евтин, поради което поликристалните фотоволтаични модули са сред най-широко използваните слънчеви клетки дълго време. Технологията е доказана в експлоатация в продължение на много години и следователно е изключително надеждна. Освен ниската си податливост на неизправности, дългият живот е друго предимство на тази система. Производственият процес обаче има недостатъка да създава несъвършенства на границите между отделните кристали. Това води до средна ефективност на тези слънчеви клетки, между 12 и 16%. Следователно, необходимото пространство се увеличава и ефективността намалява.

Два допълнителни общи недостатъка на поликристалните и монокристалните модули са относително високото им тегло и загуби на производителност при условия на дифузна светлина и високи температури.

Монокристалните модули също са изработени от силиций. За разлика от поликристалните модули, силицийът се стопява втори път, което води до образуването на колоновидни монокристали (оттук и „моно“). Те не страдат от загубите от триене, наблюдавани в поликристалните модули. Това води до по-висока ефективност до 20% в тези тъмносини до черни блестящи слънчеви клетки.

Освен ниската си податливост на неизправности и доказания си дизайн в продължение на десетилетия, монокристалните модули се характеризират с по-малкия си размер. Тези модули обаче са сравнително скъпи за производство. Освен това, те са относително тежки и имат намалена ефективност при лоши условия на осветление и високи температури.

В обобщение, и двата вида кристални модули предлагат ефективна производителност. Те обаче са сравнително тежки, като монокристалните слънчеви модули са по-добрият избор в ограничени пространства поради по-високата им ефективност. По-високата им ефективност е довела до широкото им приложение пред поликристалните слънчеви клетки, въпреки по-високата им цена.

Фактът обаче, че поликристалните модули са с до една трета по-евтини (на kWp), гарантира, че те ще продължат да бъдат много популярни, особено за по-големи фотоволтаични системи без ограничения в пространството.

Както подсказва името, тънкослойните модули се характеризират с изключително малката си дебелина. Традиционно тънкослойните модули се произвеждат с помощта на полупроводници, изработени от аморфен силиций. В тази система, материалът на основата, обикновено изработен от стъкло, е покрит с тънък слой. Този метод на конструиране води до това, че тънкослойните слънчеви клетки са приблизително 100 пъти по-тънки от два слънчеви модула, изработени от силициеви пластини.

В микроелектрониката, фотоволтаиката и микросистемните технологии, пластините са кръгли или квадратни дискове с дебелина приблизително един милиметър. Те се произвеждат от монокристални или поликристални (полупроводникови) заготовки, известни като блокове, и обикновено служат като подложки (основни плочи) за електронни компоненти, включително интегрални схеми (ИС, „чипове“), микромеханични компоненти и фотоелектрически покрития. При производството на микроелектронни компоненти, няколко пластини обикновено се комбинират в партида и се обработват последователно или паралелно.

Това е и едно от най-големите предимства на тънкослойните модули, тъй като ниското им тегло ги прави много гъвкави и универсални. Следователно, тези модули вече не се използват само в големи фотоволтаични системи, но и за производство на енергия в часовници и други малки електронни устройства. Освен това, тънкослойните модули са лесни за производство и евтини поради ниските си изисквания за суровини, което допълнително е насърчило широкото им използване. Освен това, кривата им на производителност не се изравнява толкова много при неблагоприятни условия на осветление, колкото тази на двата кристални модула, споменати по-горе.

Тези тесни модули обаче имат недостатъка на значително по-ниската ефективност в сравнение с други слънчеви клетки. Тя може да достигне едва 7%, което означава, че използването им във фотоволтаични системи изисква значително количество пространство. За да постигнат по-висока ефективност, производителите са преминали към производство на тънкослойни модули с кадмиев телурид (CdTe). Този принцип на проектиране предлага предимството на малко по-висока ефективност до 8%. Той е особено подходящ за използване в зони с високи нива на мъгла и замъгляване, както и при дифузна светлина. Потребителите обаче трябва да приемат по-високи цени и допълнителни разходи за по-скъпото рециклиране на кадмия, съдържащ се в модулите, по време на извеждането от експлоатация. Въпреки увеличените разходи, използването на този по-ефективен дизайн на модули сега е във възход.

Освен това, много компании в момента изследват тънкослойни модули, произведени с помощта на медно-цинково-калаен сулфид и сяра (CZTS). Този полупроводников материал има предимството пред конвенционалните тънкослойни слънчеви клетки, че неговата конструкция не изисква използването на редки и токсични елементи. Вероятно обаче ще мине известно време, преди тази технология да е готова за масово производство.

Тези модули са специален вид тънкослойни слънчеви клетки и в момента са вторият най-разпространен дизайн в тази област, след CdTe варианта. Те са базирани на съединенията медно-индиев диселенид (CIS) или медно-индиев галиев диселенид (CIGS) и провеждат електричество значително по-добре от тънкослойните модули на силициева основа. Тяхната ефективност варира между 12 и 15%, което е еквивалентно на най-високата ефективност сред тънкослойните слънчеви клетки. Те също така претърпяват минимални загуби при дифузна светлина и високи температури и са леки и устойчиви на дефекти.

Тези предимства се компенсират от скъпия производствен процес и сложното рециклиране на селена, съдържащ се в модулите. Освен това, поради сравнително скорошното разработване на тези модули, липсват дългосрочни данни за издръжливостта на системата. Въпреки това, предимно високата цена е причината производството на тези слънчеви клетки да стагнира в продължение на години.

Всичко от един източник, специално проектирано за соларни решения за големи паркинги. Рефинансирайте или компенсирайте бъдещите си разходи със собствено производство на електроенергия.

Намерете съвети и решения тук 👈🏻

Консултация и планиране, включително необвързваща оценка на разходите. Свързваме ви със силни партньори във фотоволтаиката.

Намерете съвети и решения тук 👈🏻

Имаме регионално присъствие в целия немскоезичен свят. Разполагаме с надеждни партньори, които ще Ви консултират и ще изпълнят Вашите желания.

Свържете се с нас 👈🏻