Solpaneler til hjemmet: Sådan vælger du de bedste paneler

I dag er solpaneler blevet reelle kilder til alternativ strømforsyning til et privat hus. De er bredt repræsenteret på markedet, og brugen af ​​et solcelle-minikraftværk er ret rentabelt. Denne situation skyldes den konstante vækst i produktionen af ​​solpaneler og ekstraudstyr, et fald i priserne på systemelementer og som følge heraf produktionsomkostningerne.

Princippet for drift af solbatteriet

Ethvert solcellebatteri er en fotovoltaisk omformer, der bruger lys til at producere elektrisk energi. På nuværende tidspunkt har den fotoelektriske effekt i halvledermaterialer praktisk værdi.

Effekten er baseret på fremkomsten af ​​frie elektriske ladningsbærere i inhomogene halvlederstrukturer, når de udsættes for lysfotoner. Det observeres i forskellige halvledere - baseret på silicium, galliumarsenid, cadmiumtellurid, store polymermolekyler.

På grund af udseendet af frie bærere, hvis energi ikke er nok til at overvinde båndgabet, dannes en potentialforskel (spænding) mellem elementets elektroder. Når eksterne kredsløb er tilsluttet, opstår der en elektrisk strøm mellem dem.

Ordning af solpaneler

Fotoceller baseret på forskellige halvledere omdanner forskellige dele af solspektret til elektrisk energi.Krystallinske siliciummoduler opfanger således op til 80% af strålingen med et rødt skift, filmelementer baseret på amorft silicium kan også fungere i det infrarøde område, titandioxid absorberer violette og ultraviolette stråler.

I nogle laboratorieprøver kom forskerne tæt på 50 %. Hvis de samme resultater opnås i industriel produktion, kan produktionsomkostningerne reduceres med mere end det halve i forhold til det nuværende niveau.

Typer af solpaneler

Hovedtrækket ved klassificeringen af ​​solcellemoduler er de halvledermaterialer, der anvendes til fremstillingen. I dag er mere end 80 % besat af siliciumbaserede solpaneler. Det er disse typer, der har fået den bredest mulige kommercielle brug, de tilbydes af langt de fleste sælgere, der arbejder i branchen.

Til gengæld er silicium solpaneler opdelt i:

Typer af silicium solpaneler

Monokrystallinske silicium solceller

Monokrystallinske solceller er elektrisk forbundne celler lavet af tynde (240 mikron) silicium monokrystal wafere. Optiske akser er orienteret i samme retning, materiale med høj renhed (mere end 99,99%) anvendes. Dette sikrer maksimal konverteringseffektivitet.Med en teoretisk mulig effektivitet for et siliciumelement på 30%, i serielle prøver, når tallet 18-24%.

Udvendigt er enkelt-krystal batterier nemme at skelne - de har en dyb sort farve, elementet er formet til en regulær firkant (rektangel) med afskårne hjørner under skæring.

Teknologien til produktion af sådanne solceller er rekordholderen med hensyn til omkostninger blandt siliciumceller. De høje produktionsomkostninger forklares af de komplekse processer til at rense råmaterialer, dyrke en enkelt krystal og skære den nøjagtigt.

Som et resultat har monokrystallinske batterier den højeste pris - omkring 0,9-1,1 dollars pr. 1 W strøm.

Sådanne elementer har også en anden alvorlig ulempe - på grund af den præcise orientering af krystallernes optiske akser kan det optimale afkast kun opnås, når solens stråler falder vinkelret på elementets plan. Med en betydelig ændring i belysningsvinklen såvel som i spredt lys observeres et kraftigt fald i generation.

Polykrystallinske siliciumceller

Polykrystallinske siliciumceller

I polykrystallinske batterier inkluderer cellen en flerhed af krystaller med en tilfældig orientering af de optiske akser. Deres produktion kræver ikke råmaterialer med en høj grad af oprensning - sekundære kilder (især genbrugte siliciumbatterier), affald fra metallurgisk produktion kan bruges.

Som et resultat er produktionsomkostningerne stærkt reduceret. Dette reducerer dog også konverteringseffektiviteten - de bedste prøver viser en effektivitet på 15-18%.

Udvendigt er polykrystallinske regelmæssige rektangulære plader af mættet blå farve. Omkostningerne ved at generere "blå" paneler er omkring 0,7-0,9: pr. 1 W.Samtidig viser de markant mindre reduktion i diffus belysning og lysindfald ved andre vinkler end 90 grader.

Amorfe silikone batterier

De er fremstillet af amorft (ikke-krystallinsk) silicium a-Si ved at afsætte siliciumhydriddamp på et fleksibelt underlag. Som et resultat opnås en stabil fotoelektrisk effekt allerede ved en filmtykkelse på flere mikrometer.

Den teknologiske proces er betydeligt billigere på grund af den minimale mængde af påkrævede siliciumråmaterialer, reducerede krav til dens renhed og fraværet af komplekse operationer, såsom at dyrke en krystal og skære den.

Konverteringseffektiviteten er omkring 8-11%, produktionsomkostningerne ligger i området 0,5-0,7% pr. 1 W. Den største ulempe ved sådanne batterier er den lave konverteringseffektivitet, som kræver et stort område for at levere den nødvendige strøm. Det er dog mere end opvejet af evnen til at installere på enhver overflade - et fleksibelt underlag kræver ikke jævne baser og specielle strukturer til installation.

Derudover kan moderne polymorfe moduler fungere i det infrarøde område, hvilket reducerer effektivitetstab under diffus belysning betydeligt. Som følge heraf udgør andelen af ​​amorfe elementer i dag omkring 10% af verdensmarkedet.

Tynd film CdTe batterier

Tynd film CdTe batterier

Solceller baseret på cadmiumtellurid (CdTe) kan blive et reelt alternativ til siliciumceller. I øjeblikket demonstrerer de konverteringseffektivitet, i gennemsnit 20 % højere end tilsvarende amorft silicium til en pris på 20 % lavere.Dette opnås på grund af halvlederens unikke egenskaber, som giver det optimale båndgab.

Sådanne paneler fremstilles ved at påføre et lag af halvledermateriale på tynde film. Teknologien er stadig tilgængelig for et begrænset antal producenter, men serieproduktionen af ​​sådanne batterier er allerede lanceret af det amerikanske firma First Solar.

Polymer solpaneler

I polymer solcellemoduler er den fotoelektriske effekt tilvejebragt af et lag af "polymer halvleder" - store molekyler af organiske forbindelser. På nuværende tidspunkt er teknologien for sådanne produkter tæt på udbredelsen af ​​storskalaproduktion (nogle europæiske virksomheder har allerede etableret kommerciel produktion).

Polymer solpaneler

Konverteringseffektiviteten af ​​sådanne enheder anslås at være i området 8-11%. På grund af rekordstor billig produktion, brugen af ​​fleksible polymermaterialer og fraværet af problemer med bortskaffelse, vil polymer solcellemoduler i den nærmeste fremtid for alvor kunne konkurrere med allerede fremstillede produkter.

Producenter udvikler også aktivt solpaneler baseret på:

Valget af solpaneler

Når du vælger solpaneler, er det nødvendigt at bestemme ikke kun typen, men også de elektriske parametre - effekt og spænding.

Type

Vælg typen af ​​solpanel ud fra isolationsbetingelserne (antal solskinsdage, strålingsintensitet):

• Så monokrystallinske siliciumbatterier er ret velegnede til installation i de sydlige regioner.
• I mellembanen og andre russiske territorier ville den bedste mulighed være polykrystallinske paneler, som har vist sig godt under diffuse lysforhold.
• På nordlige breddegrader bør der lægges mere vægt på amorfe moduler, som gør det muligt at skabe et betydeligt batteriområde uden yderligere installationsarbejde.

Kvalitetskategorien kræver også opmærksomhed. I mærkningen af ​​batterier er denne parameter angivet som Grade A, B eller C. Ceteris paribus, Grade A-produkter bør foretrækkes - de vil holde 20-30 år med lille (ikke mere end 20%) nedbrydning.

Lavere kvalitetskategorier tildeles produkter baseret på resultaterne af fabrikstests, som afslører en afvigelse fra de nominelle parametre på ikke mere end 5% (Grade B) og 30% (Grade C) under drift.

Strøm og spænding

Panelernes effekt bestemmes som følger:

• Beregn det gennemsnitlige samlede strømforbrug (i henhold til elmålerens indikatorer, elregninger). For det gennemsnitlige daglige forbrug divideres månedstal med antallet af dage.
• 20-30 % lægges til det opnåede resultat for at opnå en margin under hensyntagen til konverteringsfaktoren (tab i batteriopladning og inverterdrift).
• Baseret på de opnåede data beregnes panelernes udgangseffekt under hensyntagen til varigheden af ​​dagslystimer. Til beregninger er det taget lig med henholdsvis 6 timer, batteristrømmen skal overstige det gennemsnitlige forbrug med 4 gange.
• Vælg panelspænding. Som regel tilbyder producenter batterier med en udgangsspænding på 12V.Men for at oplade lagerenheder og øge effektiviteten af ​​konvertering af jævnspænding til vekselspænding på inverteren (især ved høj effekt), er det mere rentabelt at have højere værdier.
  Standard brug:
  • 12 V til anlæg op til 1 kW.
  • 24 V eller 36 V - op til 5 kW.
  • 48 V - mere end 5 kW.

Sådanne spændinger opnås ved at forbinde paneler i serie.

• Peak power bestemmes ved at opsummere effekten af ​​alle forbrugere i huset.
• Spidseffekten bestemmes med en margin på 10-20 %, for eksempel for startstrømmene af elmotorer og driften af ​​varmeelementerne i varmtvandssystemet, vask og opvaskemaskiner mv.
• Spidseffekt bestemmer panelernes maksimale strømstyrke.
• Opslagsbøgerne finder isolationskoefficienten (sommer og vinter) for området.

For yderligere beregninger, brug formlen:

P = Kc * Wn * Ki, under hensyntagen

• Кс - sæsonbestemt koefficient, for sommertid tages det lig med 0,5, for vinter - 0,7;
• Ki er strålingskoefficienten for sommer- og vintertid;
• Wn er panelets nominelle effekt.

Efter at have valgt flere batterimodeller i producentens kataloger, for hver af dem, beregnes produktionseffekten om vinteren og sommeren.

Derefter bestemmes det nødvendige antal paneler ved at dividere det gennemsnitlige strømforbrug beregnet ovenfor (med en margin) med produktionseffekten. Beregninger udføres for vinter- og sommerperioder, som følge heraf tager de en større værdi.

Tjek efter beregninger:

Montering af solpaneler

Der er ingen strenge krav til installation af solpaneler. Solfangeren kan monteres i en vinkel, på en lodret eller vandret overflade. Samtidig er stive paneler (mono- og polykrystallinske) installeret på en stiv ramme, fastgjort ved fastgørelsespunkterne ved hjælp af komplette fastgørelseselementer. Batterier på en elastisk bagside tillader lægning på ujævne overflader (for eksempel et bølget tag).

Forbindelserne mellem panelerne udføres med flertrådede ledere med endebeslag. Tværsnittet af strømførende elementer beregnes ud fra værdien af ​​den nominelle og maksimale strøm.

Når man vælger en placering og installationsvinkel, bør man tage højde for hovedbetingelsen for maksimal generering - forekomsten af ​​sollys vinkelret på batteriets plan.

Dette kan opnås:

Derudover er det for enkeltkrystalpaneler afgørende at tage sig af fraværet af skygge - i diffust lys falder deres effektivitet dramatisk.

Ofte spurgt

Videogennemgang med beregninger for solpaneler