Сонячні елементи: Які сонячні модулі наразі пропонують найкращі технології та найвищу продуктивність?

Технологічний розвиток сонячних елементів продовжує стрімко розвиватися. Те, що вчора було найсучаснішим та інноваційним, часто застаріває завтра. Технологічний прогрес робить системи все більш надійними та ефективними, що призводить до зростання попиту на фотоелектричну енергію. Цей попит, ймовірно, ще більше зросте завдяки Закону про захист клімату та меті Німеччини досягти кліматичної нейтральності до 2045 року, тому в найближчі роки очікується значне збільшення використання відновлюваної енергії.

Ефективність фотоелектричної технології вирішально залежить від різних типів використовуваних сонячних модулів. У Німеччині чотири типи модулів домінують у використанні фотоелектричних систем. Ми представляємо їхні переваги та недоліки, а також їхні перспективи на майбутнє.

Сонячні модулі: які бувають типи?

Різні типи фотоелектричних модулів характеризуються часом суттєвими відмінностями в технічному дизайні. Це призводить до значної різниці в продуктивності, терміні служби та вартості. Ми розглянемо їх детальніше нижче:

• Склопакети / модулі зі склопакетами
• Полікристалічні модулі
• Монокристалічні модулі
• Тонкоплівкові модулі
• Модулі CIS/CIGS

У скляному модулі з технологією двосторонніх комірок світло захоплюється як на передній, так і на задній панелях модуля. Збільшення кількості захопленого світла підвищує ефективність модуля.

Пов'язано з цим:

• Двосторонні сонячні елементи – Цікава інформація про сонячні модулі
• BSC – Двосторонні сонячні елементи: Історія двосторонніх або двоповерхневих сонячних елементів
• Сонячні модулі: двосторонні модулі для більшої ефективності та збільшення світловіддачі – консультації, планування та рішення

Полікристалічні фотоелектричні модулі, як і їхні монокристалічні аналоги, виготовляються з кремнію. Після розплавлення кремнію його заливають у видовжені прямокутні форми та повільно охолоджують. Отримані кристалічні структури потім розділяють на подальших етапах виробництва та нарізають на пластини, з яких формуються полікристалічні сонячні елементи. Візуально вони відрізняються своїм яскравим блакитним кольором.

Цей процес має перевагу у відносній недорогості, тому полікристалічні фотоелектричні модулі довгий час були одними з найпоширеніших сонячних елементів. Технологія перевірена в експлуатації протягом багатьох років і тому надзвичайно надійна. Окрім низької схильності до несправностей, ще однією перевагою цієї системи є тривалий термін служби. Однак, виробничий процес має недолік у створенні дефектів на межі розділу між окремими кристалами. Це призводить до середньої ефективності цих сонячних елементів, яка становить від 12 до 16%. Як наслідок, необхідний простір збільшується, а ефективність знижується.

Два додаткові недоліки, спільні для полікристалічних та монокристалічних модулів, – це їхня відносно висока вага та втрати продуктивності в умовах розсіяного освітлення та високих температур.

Монокристалічні модулі також виготовляються з кремнію. На відміну від полікристалічних модулів, кремній плавиться вдруге, в результаті чого утворюються стовпчасті монокристали (звідси й назва «моно»). Вони не страждають від втрат на тертя, що спостерігаються в полікристалічних модулях. Це призводить до вищої ефективності до 20% у цих темно-синіх або чорних мерехтливих сонячних елементах.

Окрім низької схильності до несправностей та перевіреної десятиліттями конструкції, монокристалічні модулі характеризуються меншими розмірами. Однак, ці модулі порівняно дорогі у виробництві. Крім того, вони відносно важкі та мають знижену ефективність за умов поганого освітлення та високих температур.

Підсумовуючи, обидва типи кристалічних модулів пропонують ефективну продуктивність. Однак вони відносно важкі, причому монокристалічні сонячні модулі є кращим вибором у обмеженому просторі завдяки їхній вищій ефективності. Їхня вища ефективність призвела до їх широкого поширення порівняно з полікристалічними сонячними елементами, незважаючи на їхню вищу ціну.

Однак той факт, що полікристалічні модулі до третини дешевші (на кВт-пік), гарантує їхню подальшу велику популярність, особливо для великих фотоелектричних систем без обмежень у просторі.

Як випливає з назви, тонкоплівкові модулі характеризуються надзвичайно малою товщиною. Традиційно тонкоплівкові модулі виготовляються з використанням напівпровідників з аморфного кремнію. У цій системі матеріал підкладки, зазвичай зі скла, покривається тонким шаром. Цей метод виготовлення призводить до того, що тонкоплівкові сонячні елементи приблизно в 100 разів тонші за два сонячні модулі, виготовлені з кремнієвих пластин.

У мікроелектроніці, фотоелектричних та мікросистемних технологіях пластини – це круглі або квадратні диски товщиною приблизно один міліметр. Вони виготовляються з монокристалічних або полікристалічних (напівпровідникових) заготовок, відомих як злитки, і зазвичай служать підкладками (основними пластинами) для електронних компонентів, включаючи інтегральні схеми (ІС, «чіпи»), мікромеханічні компоненти та фотоелектричні покриття. У виробництві мікроелектронних компонентів кілька пластин зазвичай об'єднуються в партію та обробляються послідовно або паралельно.

Це також одна з найбільших переваг тонкоплівкових модулів, оскільки їхня мала вага робить їх дуже гнучкими та універсальними. Тому ці модулі більше використовуються не лише у великих фотоелектричних системах, але й для виробництва енергії в годинниках та інших невеликих електронних пристроях. Крім того, тонкоплівкові модулі прості у виробництві та недорогі завдяки низьким вимогам до сировини, що ще більше сприяло їх широкому використанню. Крім того, їхня крива продуктивності не так сильно вирівнюється за несприятливих умов освітлення, як у двох згаданих вище кристалічних модулів.

Однак ці вузькі модулі мають недолік – значно нижчу ефективність, ніж у інших сонячних елементів. Вона може сягати 7%, а це означає, що їхнє використання у фотоелектричних системах вимагає значного простору. Щоб досягти вищої ефективності, виробники перейшли на виробництво тонкоплівкових модулів з телуридом кадмію (CdTe). Цей принцип конструкції пропонує перевагу дещо вищої ефективності – до 8%. Він особливо підходить для використання в зонах з високим рівнем імли та туману, а також при розсіяному освітленні. Однак користувачі повинні погодитися на вищі ціни та додаткові витрати на дорожчу переробку кадмію, що міститься в модулях, під час виведення з експлуатації. Незважаючи на зростання витрат, використання цієї більш ефективної конструкції модулів зараз зростає.

Крім того, багато компаній зараз досліджують тонкоплівкові модулі, виготовлені з використанням сульфіду міді-цинку-олова та сірки (CZTS). Цей напівпровідниковий матеріал має перевагу над звичайними тонкоплівковими сонячними елементами, оскільки його конструкція не вимагає використання рідкісних та токсичних елементів. Однак, ймовірно, пройде деякий час, перш ніж ця технологія буде готова до масового виробництва.

Ці модулі є спеціальним типом тонкоплівкових сонячних елементів і наразі є другою за поширеністю конструкцією в цій галузі після варіанта CdTe. Вони базуються на сполуках диселеніду міді-індію (CIS) або диселеніду міді-індію-галію (CIGS) і проводять електрику значно краще, ніж тонкоплівкові модулі на основі кремнію. Їхня ефективність коливається від 12 до 15%, що еквівалентно найвищій ефективності серед тонкоплівкових сонячних елементів. Вони також зазнають лише мінімальних втрат у розсіяному світлі та за високих температур, а також є легкими та стійкими до дефектів.

Ці переваги компенсуються дорогим виробничим процесом та складною переробкою селену, що міститься в модулях. Крім того, через відносно недавню розробку цих модулів бракує довгострокових даних щодо довговічності системи. Однак, головним чином, висока ціна призвела до стагнації виробництва цих сонячних елементів протягом багатьох років.

Все з одного джерела, спеціально розроблено для сонячних рішень для великих паркувальних зон. Рефінансуйте або компенсуйте свої майбутні витрати за рахунок власного виробництва електроенергії.

Знайдіть поради та рішення тут 👈🏻

Консультація та планування, включаючи необов'язкову оцінку вартості. Ми з'єднуємо вас із сильними партнерами у сфері фотоелектричної енергетики.

Знайдіть поради та рішення тут 👈🏻

Ми маємо регіональну присутність у всьому німецькомовному світі. У нас є надійні партнери, які проконсультують вас та втілять ваші побажання в життя.

Зв'яжіться з нами 👈🏻