Солнечные батареи: Какие солнечные модули в настоящее время предлагают лучшие технологии и наивысшую производительность?

Технологическое развитие в области солнечных батарей продолжает стремительно прогрессировать. То, что вчера считалось передовым и инновационным, завтра часто устаревает. Технологические достижения делают системы все более надежными и эффективными, что приводит к росту спроса на электроэнергию, вырабатываемую фотоэлектрическими системами. Этот спрос, вероятно, будет еще больше стимулироваться Законом о защите климата и целью Германии достичь климатической нейтральности к 2045 году, поэтому в ближайшие годы ожидается значительное увеличение доли возобновляемой энергии.

Эффективность фотоэлектрических технологий в значительной степени зависит от различных типов используемых солнечных модулей. В Германии, в частности, в фотоэлектрических системах преобладают четыре типа модулей. Мы представляем их преимущества и недостатки, а также перспективы на будущее.

Солнечные модули: какие существуют типы?

Различные типы фотоэлектрических модулей характеризуются порой существенными различиями в технической конструкции. Это приводит к значительным колебаниям производительности, срока службы и стоимости. Мы рассмотрим их подробнее ниже:

• Модули из стекла и стеклопакетов
• Поликристаллические модули
• Монокристаллические модули
• Тонкопленочные модули
• Модули CIS/CIGS

В стеклянном модуле с двухсторонней технологией улавливания света, свет улавливается как с лицевой, так и с обратной стороны модуля. Увеличение количества улавливаемого света повышает эффективность модуля.

В связи с этим:

• Двусторонние солнечные элементы – интересная информация о солнечных модулях
• BSC – Двусторонние солнечные элементы: История двусторонних или двухповерхностных солнечных элементов
• Солнечные модули: Двусторонние модули для повышения эффективности и увеличения светоотдачи – консультации, планирование и решения

Поликристаллические фотоэлектрические модули, как и их монокристаллические аналоги, изготавливаются из кремния. После расплавления кремний заливается в вытянутые прямоугольные формы и медленно охлаждается. Полученные кристаллические структуры затем разделяются на дальнейших этапах производства и нарезаются на пластины, которые образуют поликристаллические солнечные элементы. Визуально они отличаются своим ярким синим цветом.

Преимуществом этого процесса является его относительная невысокая стоимость, поэтому поликристаллические фотоэлектрические модули долгое время были одними из наиболее широко используемых солнечных элементов. Технология доказала свою эффективность в эксплуатации на протяжении многих лет и, следовательно, чрезвычайно надежна. Помимо низкой подверженности сбоям, еще одним преимуществом этой системы является длительный срок службы. Однако недостатком процесса производства является образование дефектов на границах раздела между отдельными кристаллами. Это приводит к тому, что эффективность этих солнечных элементов оказывается лишь средней, на уровне 12-16%. Следовательно, увеличивается требуемое пространство, и эффективность снижается.

Еще два недостатка, общие для поликристаллических и монокристаллических модулей, — это относительно большой вес и потери производительности в условиях рассеянного света и высоких температур.

Монокристаллические модули также изготавливаются из кремния. В отличие от поликристаллических модулей, кремний расплавляется во второй раз, в результате чего образуются столбчатые монокристаллы (отсюда и название «моно»). Они не страдают от потерь на трение, наблюдаемых в поликристаллических модулях. Это приводит к повышению эффективности до 20% в этих переливающихся солнечных элементах темно-синего или черного цвета.

Помимо низкой вероятности сбоев и проверенной на протяжении десятилетий конструкции, монокристаллические модули отличаются меньшими габаритами. Однако производство таких модулей сравнительно дорого. Кроме того, они относительно тяжелые и имеют сниженную эффективность в условиях плохого освещения и высоких температур.

В целом, оба типа кристаллических модулей демонстрируют эффективную работу. Однако они относительно тяжелы, и монокристаллические солнечные модули являются лучшим выбором для ограниченных пространств благодаря своей более высокой эффективности. Их более высокая эффективность привела к их широкому распространению по сравнению с поликристаллическими солнечными элементами, несмотря на более высокую цену.

Однако тот факт, что поликристаллические модули на треть дешевле (в пересчете на кВт), обеспечивает их постоянную популярность, особенно для крупных фотоэлектрических систем без ограничений по площади.

Как следует из названия, тонкопленочные модули характеризуются чрезвычайно малой толщиной. Традиционно тонкопленочные модули изготавливаются с использованием полупроводников из аморфного кремния. В этой системе подложка, обычно изготовленная из стекла, покрывается тонким слоем. Этот метод изготовления позволяет получать тонкопленочные солнечные элементы, которые примерно в 100 раз тоньше, чем два солнечных модуля, изготовленных из кремниевых пластин.

В микроэлектронике, фотовольтаике и микросистемных технологиях кремниевые пластины представляют собой круглые или квадратные диски толщиной приблизительно один миллиметр. Они изготавливаются из монокристаллических или поликристаллических (полупроводниковых) заготовок, известных как слитки, и обычно служат подложками (основаниями) для электронных компонентов, включая интегральные схемы (ИС, «чипы»), микромеханические компоненты и фотоэлектрические покрытия. При производстве микроэлектронных компонентов несколько пластин обычно объединяются в партию и обрабатываются либо последовательно, либо параллельно.

Это также одно из главных преимуществ тонкопленочных модулей, поскольку их малый вес делает их очень гибкими и универсальными. Поэтому эти модули используются не только в крупных фотоэлектрических системах, но и для выработки электроэнергии в часах и других небольших электронных устройствах. Кроме того, тонкопленочные модули просты в изготовлении и недороги в производстве благодаря низким требованиям к сырью, что еще больше способствовало их широкому распространению. Более того, их кривая производительности не так сильно выравнивается в неблагоприятных условиях освещения, как у двух упомянутых выше кристаллических модулей.

Однако эти узкие модули имеют недостаток в виде значительно более низкой эффективности по сравнению с другими солнечными элементами. Она может составлять всего 7%, что означает, что их использование в фотоэлектрических системах требует значительного пространства. Для достижения более высокой эффективности производители перешли на производство тонкопленочных модулей с теллуридом кадмия (CdTe). Этот принцип конструкции обеспечивает преимущество в виде немного более высокой эффективности — до 8%. Он особенно подходит для использования в районах с высокой степенью задымления и тумана, а также при рассеянном свете. Однако пользователям приходится мириться с более высокими ценами и дополнительными затратами на более дорогостоящую переработку кадмия, содержащегося в модулях, при выводе их из эксплуатации. Несмотря на увеличение затрат, использование этой более эффективной конструкции модулей сейчас набирает обороты.

Кроме того, многие компании в настоящее время исследуют тонкопленочные модули, изготовленные с использованием сульфида меди-цинка-олова и серы (CZTS). Этот полупроводниковый материал имеет преимущество перед традиционными тонкопленочными солнечными элементами, поскольку его конструкция не требует использования редких и токсичных элементов. Однако, вероятно, пройдет еще некоторое время, прежде чем эта технология будет готова к массовому производству.

Эти модули представляют собой особый тип тонкопленочных солнечных элементов и в настоящее время являются второй по распространенности конструкцией в этой области после варианта на основе CdTe. Они основаны на соединениях диселенида меди-индия (CIS) или диселенида меди-индия-галлия (CIGS) и проводят электричество значительно лучше, чем тонкопленочные модули на основе кремния. Их КПД составляет от 12 до 15%, что соответствует наивысшему КПД среди тонкопленочных солнечных элементов. Кроме того, они испытывают минимальные потери при рассеянном свете и высоких температурах, а также отличаются малым весом и устойчивостью к дефектам.

Эти преимущества нивелируются дорогостоящим процессом производства и сложной переработкой селена, содержащегося в модулях. Кроме того, из-за относительно недавней разработки этих модулей, отсутствуют долгосрочные данные о долговечности системы. Однако именно высокая цена в первую очередь привела к застою в производстве этих солнечных элементов на протяжении многих лет.

Все необходимое из одного источника, специально разработанного для солнечных электростанций на больших парковках. Рефинансируйте или компенсируйте будущие затраты за счет собственного производства электроэнергии.

Здесь вы найдете советы и решения 👈🏻

Консультации и планирование, включая предварительную смету без обязательной юридической силы. Мы поможем вам найти надежных партнеров в сфере фотовольтаики.

Здесь вы найдете советы и решения 👈🏻

Мы представлены в различных регионах немецкоязычного мира. У нас есть надежные партнеры, которые проконсультируют вас и помогут воплотить ваши пожелания в жизнь.

Свяжитесь с нами 👈🏻