Solcellepaneler for hjemmet: hvordan velge de beste panelene

I dag har solcellepaneler blitt virkelige kilder til alternativ strømforsyning for et privat hus. De er bredt representert på markedet, og bruken av et solenergi minikraftverk er ganske lønnsomt. Denne situasjonen skyldes den konstante veksten i produksjonen av solcellepaneler og tilleggsutstyr, en nedgang i prisene på systemelementer og som et resultat av produksjonskostnadene.

Prinsippet for drift av solbatteriet

Ethvert solcellebatteri er en fotovoltaisk omformer som bruker lys til å produsere elektrisk energi. For tiden har den fotoelektriske effekten i halvledermaterialer praktisk verdi.

Effekten er basert på utseendet til frie elektriske ladningsbærere i inhomogene halvlederstrukturer når de eksponeres for lysfotoner. Det er observert i forskjellige halvledere - basert på silisium, galliumarsenid, kadmiumtellurid, store polymermolekyler.

På grunn av utseendet til frie bærere, hvis energi ikke er nok til å overvinne båndgapet, dannes en potensiell forskjell (spenning) mellom elektrodene til elementet. Når eksterne kretser kobles til, oppstår det en elektrisk strøm mellom dem.

Ordning av solcellepaneler

Fotoceller basert på ulike halvledere omdanner ulike deler av solspekteret til elektrisk energi.Dermed fanger krystallinske silisiummoduler opp til 80 % av strålingen med et rødt skift, filmelementer basert på amorft silisium kan også operere i det infrarøde området, titandioksid absorberer fiolette og ultrafiolette stråler.

I noen laboratorieprøver kom forskerne nær 50 %-grensen. Hvis de samme resultatene oppnås i industriell produksjon, kan produksjonskostnadene reduseres med mer enn halvparten i forhold til dagens nivå.

Typer solcellepaneler

Hovedtrekket i klassifiseringen av solcellemoduler er halvledermaterialene som brukes i produksjonen. I dag er mer enn 80 % okkupert av silisiumbaserte solcellepaneler. Det er disse typene som har fått bredest mulig kommersiell bruk, de tilbys av de aller fleste selgere som jobber i bransjen.

I sin tur er silisium solcellepaneler delt inn i:

Typer silisium solcellepaneler

Monokrystallinske silisium solceller

Monokrystallinske solceller er elektrisk tilkoblede celler laget av tynne (240 mikron) silisium monokrystallskiver. Optiske akser er orientert i samme retning, materiale med høy renhet (mer enn 99,99%) brukes. Dette sikrer maksimal konverteringseffektivitet.Med en effektivitet teoretisk mulig for et silisiumelement på 30 %, i serieprøver, når tallet 18-24 %.

Eksternt er enkeltkrystallbatterier enkle å skille - de har en dyp svart farge, elementet er formet til en vanlig firkant (rektangel) med kuttede hjørner under kutting.

Teknologien for produksjon av slike solceller er rekordholderen når det gjelder kostnad blant silisiumceller. De høye produksjonskostnadene forklares av de komplekse prosessene med å rense råvarer, dyrke en enkelt krystall og kutte den nøyaktig.

Som et resultat har monokrystallinske batterier den høyeste prisen - omtrent 0,9-1,1 dollar per 1 W strøm.

Slike elementer har også en annen alvorlig ulempe - på grunn av den nøyaktige orienteringen av de optiske aksene til krystallene, kan den optimale avkastningen bare oppnås når solens stråler faller vinkelrett på elementets plan. Med en betydelig endring i belysningsvinkelen, så vel som i spredt lys, observeres en kraftig nedgang i generasjonen.

Polykrystallinske silisiumceller

Polykrystallinske silisiumceller

I polykrystallinske batterier inkluderer cellen et flertall av krystaller med en tilfeldig orientering av de optiske aksene. Produksjonen deres krever ikke råvarer med høy grad av rensing - sekundære kilder (spesielt resirkulerte silisiumbatterier), avfall fra metallurgisk produksjon kan brukes.

Som et resultat reduseres produksjonskostnadene sterkt. Dette reduserer imidlertid også konverteringseffektiviteten - de beste prøvene viser en effektivitet på 15-18%.

Eksternt er polykrystallinske vanlige rektangulære plater med mettet blå farge. Kostnaden for å generere "blå" paneler er omtrent 0,7-0,9: per 1 W.Samtidig viser de betydelig mindre reduksjon i diffus belysning og lysinnfall ved andre vinkler enn 90 grader.

Amorfe silisiumbatterier

De er laget av amorft (ikke-krystallinsk) silisium a-Si ved å avsette silisiumhydriddamp på et fleksibelt underlag. Som et resultat oppnås en stabil fotoelektrisk effekt allerede ved en filmtykkelse på flere mikron.

Den teknologiske prosessen er betydelig billigere på grunn av minimumsmengden av nødvendige silisiumråmaterialer, reduserte krav til renhet og fraværet av komplekse operasjoner, som å dyrke en krystall og kutte den.

Konverteringseffektiviteten er omtrent 8-11%, produksjonskostnaden ligger i området 0,5-0,7% per 1 W. Den største ulempen med slike batterier er den lave konverteringseffektiviteten, som krever et stort område for å gi den nødvendige kraften. Imidlertid er det mer enn oppveid av muligheten til å installere på hvilken som helst overflate - et fleksibelt underlag krever ikke jevne baser og spesielle strukturer for installasjon.

I tillegg kan moderne polymorfe moduler operere i det infrarøde området, noe som reduserer effektivitetstapet betydelig under diffus belysning. Som et resultat utgjør andelen av amorfe elementer i dag omtrent 10 % av verdensmarkedet.

Tynnfilm CdTe-batterier

Tynnfilm CdTe-batterier

Solceller basert på kadmiumtellurid (CdTe) kan bli et reelt alternativ til silisiumceller. For tiden demonstrerer de konverteringseffektivitet, i gjennomsnitt 20 % høyere enn tilsvarende amorft silisium til en pris på 20 % lavere.Dette oppnås på grunn av de unike egenskapene til halvlederen, som gir det optimale båndgapet.

Slike paneler er laget ved å påføre et lag med halvledermateriale på tynne filmer. Teknologien er fortsatt tilgjengelig for et begrenset antall produsenter, men serieproduksjonen av slike batterier er allerede lansert av det amerikanske selskapet First Solar.

Polymer solcellepaneler

I polymersolcellemoduler er den fotoelektriske effekten gitt av et lag med "polymerhalvleder" - store molekyler av organiske forbindelser. For tiden er teknologien til slike produkter nær distribusjon av storskala produksjon (noen europeiske selskaper har allerede etablert kommersiell produksjon).

Polymer solcellepaneler

Konverteringseffektiviteten til slike enheter er estimert til å være i området 8-11 %. På grunn av rekordstor billig produksjon, bruk av fleksible polymermaterialer og fravær av problemer med avhending, vil polymersolcellemoduler i nær fremtid kunne konkurrere seriøst med allerede produserte produkter.

Produsenter utvikler også aktivt solcellepaneler basert på:

Valget av solcellepaneler

Når du velger solcellepaneler, er det nødvendig å bestemme ikke bare typen, men også de elektriske parameterne - kraft og spenning.

Type av

Velg type solcellepanel fra isolasjonsforholdene (antall soldager, strålingsintensitet):

• Så monokrystallinske silisiumbatterier er ganske egnet for installasjon i de sørlige regionene.
• I den midtre banen og andre russiske territorier vil det beste alternativet være polykrystallinske paneler, som har vist seg godt under diffuse lysforhold.
• På nordlige breddegrader bør mer oppmerksomhet rettes mot amorfe moduler, som gjør det mulig å skape et betydelig batteriområde uten ekstra installasjonsarbeid.

Kvalitetskategorien krever også oppmerksomhet. I merkingen av batterier er denne parameteren indikert som Grade A, B eller C. Ceteris paribus, Grade A-produkter bør foretrekkes - de vil vare 20-30 år med liten (ikke mer enn 20%) nedbrytning.

Lavere kvalitetskategorier tildeles produkter basert på resultatene fra fabrikktester, som avslører et avvik fra de nominelle parametrene på ikke mer enn 5 % (klasse B) og 30 % (klasse C) under drift.

Strøm og spenning

Styrken til panelene bestemmes som følger:

• Beregn det gjennomsnittlige totale strømforbruket (i henhold til indikatorene til elmåleren, strømregninger). For gjennomsnittlig daglig forbruk deles månedstallene på antall dager.
• 20-30 % legges til det oppnådde resultatet for å oppnå en margin, tatt i betraktning omregningsfaktoren (tap i batterilading og omformerdrift).
• Basert på dataene som er oppnådd, beregnes utgangseffekten til panelene under hensyntagen til varigheten av dagslystimer. For beregninger er det tatt lik henholdsvis 6 timer, batteristrømmen skal overstige gjennomsnittlig forbruk med 4 ganger.
• Velg panelspenning. Som regel tilbyr produsenter batterier med en utgangsspenning på 12V.Men for å lade lagringsenheter og øke effektiviteten av å konvertere likespenning til vekselspenning på omformeren (spesielt ved høy effekt), er det mer lønnsomt å ha høyere verdier.
  Standard bruk:
  • 12 V for systemer opp til 1 kW.
  • 24 V eller 36 V - opptil 5 kW.
  • 48 V - mer enn 5 kW.

Slike spenninger oppnås ved å koble paneler i serie.

• Toppeffekt bestemmes ved å summere kraften til alle forbrukere i huset.
• Toppeffekten bestemmes med en margin på 10-20 %, for eksempel for startstrømmene til elektriske motorer og driften av varmeelementene til varmtvannssystemet, vask og oppvaskmaskiner, etc.
• Toppeffekt bestemmer den maksimale strømmen til panelene.
• Oppslagsbøkene finner isolasjonskoeffisienten (sommer og vinter) for området.

For ytterligere beregninger, bruk formelen:

P = Kc * Wn * Ki, tatt i betraktning

• Кс - sesongmessig koeffisient, for sommertid er det tatt lik 0,5, for vinter - 0,7;
• Ki er strålingskoeffisienten for sommer- og vintertid;
• Wn er den nominelle effekten til panelet.

Etter å ha valgt flere batterimodeller i produsentenes kataloger, for hver av dem, beregnes generasjonskraften om vinteren og sommeren.

Deretter bestemmes det nødvendige antall paneler ved å dele det gjennomsnittlige strømforbruket beregnet ovenfor (med en margin) med generasjonskraften. Beregninger utføres for vinter- og sommerperioder, som et resultat av at de tar en større verdi.

Sjekk etter beregninger:

Montering av solcellepaneler

Det er ingen strenge krav til montering av solcellepaneler. Solfangeren kan monteres på skrå, på en vertikal eller horisontal overflate. Samtidig er stive paneler (mono- og polykrystallinske) installert på en stiv ramme, festet ved festepunktene ved hjelp av komplette festemidler. Batterier på en elastisk bakside gjør det mulig å legge på ujevne overflater (for eksempel et bølget tak).

Forbindelsene mellom panelene utføres med flertrådet ledere med endebeslag. Tverrsnittet av strømførende elementer beregnes fra verdien av merke- og maksimalstrøm.

Når du velger en plassering og installasjonsvinkel, bør man ta hensyn til hovedbetingelsen for maksimal generasjon - forekomsten av sollys vinkelrett på batteriets plan.

Dette kan oppnås:

I tillegg, for enkeltkrystallpaneler, er det avgjørende å ta vare på fraværet av skyggelegging - i diffust lys faller effektiviteten dramatisk.

Ofte spurt

Videogjennomgang med beregninger for solcellepaneler