가정용 태양광 패널: 최고의 패널을 선택하는 방법

오늘날 태양 전지판은 개인 주택의 대체 전원 공급 장치가 되었습니다. 그들은 시장에서 널리 대표되며 태양열 미니 발전소의 사용은 상당히 수익성이 있습니다. 이러한 상황은 태양광 패널 및 추가 장비의 생산이 지속적으로 증가하고 시스템 요소의 가격이 하락하여 결과적으로 발전 비용이 발생하기 때문입니다.

태양 전지의 작동 원리

모든 태양 전지는 빛을 사용하여 전기 에너지를 생성하는 광전지 변환기입니다. 현재 반도체 재료의 광전 효과는 실용적인 가치가 있습니다.

이 효과는 광자에 노출되었을 때 불균일한 반도체 구조에서 자유 전하 캐리어의 출현을 기반으로 합니다. 그것은 실리콘, 갈륨 비소, 카드뮴 텔루 라이드, 큰 고분자 분자를 기반으로하는 다양한 반도체에서 관찰됩니다.

밴드 갭을 극복하기에 에너지가 충분하지 않은 자유 캐리어의 출현으로 인해 소자의 전극 사이에 전위차(전압)가 형성됩니다. 외부 회로가 연결되면 이들 사이에 전류가 발생합니다.

태양 전지 패널의 계획

다양한 반도체를 기반으로 한 광전지는 태양 스펙트럼의 다양한 부분을 전기 에너지로 변환합니다.따라서 결정질 실리콘 모듈은 적색 편이로 복사의 최대 80%를 캡처하고, 비정질 실리콘 기반 필름 요소는 적외선 범위에서도 작동할 수 있으며, 이산화티타늄은 흡수합니다. 보라색과 자외선.

일부 실험실 샘플에서 연구원들은 50%에 근접했습니다. 산업생산에서도 같은 결과가 나온다면 현재 수준에 비해 발전단가를 절반 이상 줄일 수 있다.

태양 전지판의 종류

태양광 모듈 분류의 주요 특징은 제조에 사용되는 반도체 재료입니다. 오늘날 80% 이상은 실리콘 기반 태양광 패널이 차지하고 있습니다. 상업적으로 가장 광범위하게 사용되는 것은 이러한 유형이며 업계에서 일하는 대다수의 판매자가 제공합니다.

차례로 실리콘 태양 전지 패널은 다음과 같이 나뉩니다.

실리콘 태양 전지판의 종류

단결정 실리콘 태양전지

단결정 태양 전지는 얇은(240미크론) 실리콘 단결정 웨이퍼로 만들어진 전기적으로 연결된 전지입니다. 광축이 같은 방향을 향하도록 하여 고순도(99.99% 이상) 소재를 사용하였습니다. 이것은 최대 변환 효율성을 보장합니다.30%의 실리콘 요소에 대해 이론적으로 가능한 효율로 직렬 샘플에서 그 수치는 18-24%에 이릅니다.

외부 적으로 단결정 배터리는 구별하기 쉽습니다. 짙은 검은 색을 띠고 요소는 절단 중에 모서리가 잘린 일반 정사각형 (직사각형) 모양입니다.

이러한 태양전지를 생산하는 기술은 실리콘 셀 중 원가 면에서 기록 보유자이다. 높은 생산 비용은 원자재 세척, 단결정 성장 및 정밀 절단의 복잡한 공정으로 설명됩니다.

결과적으로 단결정 배터리의 가격은 1W당 약 0.9-1.1달러로 가장 높습니다.

이러한 요소에는 또 다른 심각한 단점이 있습니다. 결정의 광축 방향이 정확하기 때문에 태양 광선이 요소의 평면에 수직으로 떨어질 때만 최적의 복귀를 얻을 수 있습니다. 산란광뿐만 아니라 조명 각도의 상당한 변화로 인해 생성의 급격한 감소가 관찰됩니다.

다결정 실리콘 셀

다결정 실리콘 셀

다결정 배터리에서 셀은 광축의 무작위 배향을 갖는 복수의 결정을 포함합니다. 그들의 생산에는 높은 수준의 정제가 필요한 원료가 필요하지 않습니다. 2 차 공급원 (특히 재활용 실리콘 배터리), 야금 생산 폐기물을 사용할 수 있습니다.

그 결과, 제조 비용이 크게 절감됩니다. 그러나 이것은 또한 변환 효율성을 감소시킵니다. 최상의 샘플은 15-18%의 효율성을 보여줍니다.

외부 적으로 다결정은 포화 된 파란색의 규칙적인 직사각형 판입니다. "파란색" 패널을 생성하는 비용은 1W당 약 0.7-0.9입니다.동시에, 90도 이외의 각도에서 확산 조명 및 광 입사의 감소가 현저히 적습니다.

비정질 실리콘 배터리

이들은 유연한 기판에 실리콘 수소화물 증기를 증착하여 비정질(비결정성) 실리콘 a-Si로 만들어집니다. 그 결과, 이미 수 마이크론의 막두께에서 안정된 광전 효과가 얻어진다.

기술 공정은 필요한 실리콘 원료의 최소량, 순도 요구 사항 감소, 결정 성장 및 절단과 같은 복잡한 작업의 부재로 인해 상당히 저렴합니다.

변환 효율은 약 8-11%이고 발전 비용은 1W당 0.5-0.7% 범위에 있습니다. 이러한 배터리의 주요 단점은 필요한 전력을 제공하기 위해 넓은 면적을 필요로 하는 낮은 변환 효율입니다. 그러나 모든 표면에 설치할 수 있다는 점에서 상쇄되는 것 이상입니다. 유연한 기판은 설치를 위한 베이스와 특수 구조도 필요하지 않습니다.

또한 최신 다형성 모듈은 적외선 범위에서 작동할 수 있으므로 확산 조명에서 효율성 손실이 크게 줄어듭니다. 그 결과 오늘날 비정질 원소의 점유율은 세계 시장의 약 10%를 차지합니다.

박막 CdT 배터리

박막 CdT 배터리

카드뮴 텔루라이드(CdTe) 기반 태양 전지는 실리콘 전지의 진정한 대안이 될 수 있습니다. 현재 그들은 20% 낮은 비용으로 유사한 비정질 실리콘보다 평균 20% 높은 변환 효율을 보여줍니다.이것은 최적의 밴드 갭을 제공하는 반도체의 고유한 특성으로 인해 달성됩니다.

이러한 패널은 반도체 재료 층을 박막에 적용하여 만듭니다. 이 기술은 여전히 ​​제한된 수의 제조업체에서 사용할 수 있지만 이러한 배터리의 직렬 생산은 이미 미국 회사인 First Solar에서 시작되었습니다.

고분자 태양 전지판

폴리머 태양광 모듈에서 광전 효과는 유기 화합물의 큰 분자인 "폴리머 반도체" 층에 의해 제공됩니다. 현재 이러한 제품의 기술은 대규모 생산 배치에 가깝습니다(일부 유럽 회사는 이미 상업 생산을 설정했습니다).

고분자 태양 전지판

이러한 장치의 변환 효율은 8-11% 범위로 추정됩니다. 기록적인 저렴한 생산, 유연한 폴리머 재료의 사용, 폐기 문제의 부재로 인해 가까운 장래에 폴리머 태양광 모듈은 이미 제조된 제품과 진지하게 경쟁할 수 있게 될 것입니다.

제조업체는 또한 다음을 기반으로 태양광 패널을 적극적으로 개발하고 있습니다.

태양 전지판의 선택

태양 전지판을 선택할 때 유형뿐만 아니라 전력 및 전압과 같은 전기 매개 변수도 결정해야합니다.

유형

일사량 조건(화창한 날 수, 복사 강도)에서 태양 전지판 유형을 선택합니다.

• 따라서 단결정 실리콘 배터리는 남부 지역에 설치하기에 매우 적합합니다.
• 미들 레인 및 기타 러시아 지역에서 가장 좋은 옵션은 확산된 조명 조건에서 잘 입증된 다결정 패널입니다.
• 북반구에서는 추가 설치 작업 없이 상당한 배터리 영역을 생성할 수 있는 비정질 모듈에 더 많은 주의를 기울여야 합니다.

품질 범주에도 주의가 필요합니다. 배터리 표시에서 이 매개변수는 A, B 또는 C 등급으로 표시됩니다. Ceteris paribus, A 등급 제품을 선호해야 합니다. 20-30년 동안 거의(20% 이하) 열화되지 않습니다.

낮은 품질 범주는 공장 테스트 결과에 따라 제품에 할당되며, 작동 중 공칭 매개변수에서 5%(B등급) 및 30%(C등급) 이하의 편차가 나타납니다.

전원 및 전압

패널의 전력은 다음과 같이 결정됩니다.

• 평균 총 전력 소비량을 계산하십시오(전기 계량기의 표시기, 전기 요금에 따라). 일일 평균 소비량의 경우 월간 수치를 일수로 나눕니다.
• 변환 계수(배터리 충전 손실 및 인버터 작동 손실)를 고려하여 마진을 얻기 위해 얻은 결과에 20-30%가 추가됩니다.
• 얻은 데이터를 기반으로 패널의 출력은 일광 시간의 지속 시간을 고려하여 계산됩니다. 계산을 위해 각각 6 시간이 걸리며 배터리 전력은 평균 소비량을 4 배 초과해야합니다.
• 패널 전압을 선택합니다. 일반적으로 제조업체는 출력 전압이 12V인 배터리를 제공합니다.그러나 저장 장치를 충전하고 인버터에서 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 효율을 높이려면(특히 고전력에서) 높은 값을 갖는 것이 더 유리합니다.
  표준 사용:
  • 최대 1kW 시스템의 경우 12V.
  • 24V 또는 36V - 최대 5kW.
  • 48V - 5kW 이상.

이러한 전압은 패널을 직렬로 연결하여 얻습니다.

• 피크 전력은 집에 있는 모든 소비자의 전력을 합산하여 결정됩니다.
• 피크 전력은 예를 들어 전기 모터의 시동 전류 및 온수 시스템의 가열 요소, 세척 및 식기 세척기 등의 작동에 대해 10-20%의 마진으로 결정됩니다.
• 피크 전력은 패널의 최대 전류를 결정합니다.
• 참고 도서는 해당 지역의 일사량(여름과 겨울)을 찾습니다.

추가 계산을 위해 다음 공식을 사용하십시오.

P = Kc * Wn * Ki, 고려

• Кс - 계절 계수, 여름에는 0.5, 겨울에는 0.7로 취합니다.
• Ki는 여름과 겨울에 대한 일사량 계수입니다.
• Wn은 패널의 정격 전력입니다.

제조업체 카탈로그에서 여러 배터리 모델을 선택하여 각각에 대해 겨울과 여름에 발전 전력을 계산합니다.

그런 다음 위에서 계산한 평균 소비 전력(마진 포함)을 발전 전력으로 나누어 필요한 패널 수를 결정합니다. 계산은 겨울과 여름 기간에 대해 수행되므로 결과적으로 더 큰 값을 취합니다.

계산 후 확인:

태양 전지판 설치

태양 전지판 설치에 대한 엄격한 요구 사항은 없습니다. 태양열 집열기는 수직 또는 수평 표면에 비스듬히 장착할 수 있습니다. 동시에 견고한 패널(단결정 및 다결정)이 견고한 프레임에 설치되고 완전한 패스너를 사용하여 부착 지점에 고정됩니다. 뒷면에 탄성이 있는 배터리를 사용하면 고르지 않은 표면(예: 물결 모양의 지붕)에 놓을 수 있습니다.

패널 사이의 연결은 끝단 피팅이 있는 연선으로 수행됩니다. 전류 전달 요소의 단면적은 정격 및 최대 전류 값에서 계산됩니다.

위치와 설치 각도를 선택할 때 최대 발전을 ​​위한 주요 조건, 즉 배터리 면에 수직인 햇빛의 입사를 고려해야 합니다.

이것은 달성할 수 있습니다:

또한 단결정 패널의 경우 음영이 없는지 관리하는 것이 중요합니다. 확산된 빛에서는 효율성이 급격히 떨어집니다.

자주 묻는 질문

태양 전지판 계산이 포함된 비디오 검토