Solpaneler för hemmet: hur man väljer de bästa panelerna

Idag har solpaneler blivit verkliga källor till alternativ strömförsörjning för ett privat hus. De är brett representerade på marknaden, och användningen av ett solenergi-minikraftverk är ganska lönsamt. Denna situation beror på den ständiga tillväxten i produktionen av solpaneler och extra utrustning, en minskning av priserna för systemelement och, som ett resultat, produktionskostnaden.

Principen för drift av solbatteriet

Alla solcellsbatterier är en fotovoltaisk omvandlare som använder ljus för att producera elektrisk energi. För närvarande har den fotoelektriska effekten i halvledarmaterial praktiskt värde.

Effekten är baserad på uppkomsten av fria elektriska laddningsbärare i inhomogena halvledarstrukturer när de exponeras för ljusfotoner. Det observeras i olika halvledare - baserat på kisel, galliumarsenid, kadmiumtellurid, stora polymermolekyler.

På grund av utseendet på fria bärare, vars energi inte räcker för att övervinna bandgapet, bildas en potentialskillnad (spänning) mellan elementets elektroder. När externa kretsar är anslutna uppstår en elektrisk ström mellan dem.

System av solpaneler

Fotoceller baserade på olika halvledare omvandlar olika delar av solspektrumet till elektrisk energi.Kristallina kiselmoduler fångar alltså upp till 80% av strålningen med ett rött skift, filmelement baserade på amorft kisel kan även verka i det infraröda området, titandioxid absorberar violetta och ultravioletta strålar.

I vissa laboratorieprover kom forskarna nära 50 %-strecket. Om samma resultat uppnås i industriproduktionen kan produktionskostnaden minskas med mer än hälften jämfört med dagens nivå.

Typer av solpaneler

Huvuddraget i klassificeringen av solcellsmoduler är de halvledarmaterial som används vid tillverkningen. Idag upptas mer än 80 % av kiselbaserade solpaneler. Det är dessa typer som har fått största möjliga kommersiella användning, de erbjuds av de allra flesta säljare som arbetar i branschen.

I sin tur är kiselsolpaneler indelade i:

Typer av kiselsolpaneler

Monokristallina kiselsolceller

Monokristallina solceller är elektriskt anslutna celler gjorda av tunna (240 mikron) kiselmonokristallskivor. Optiska axlar är orienterade i samma riktning, material med hög renhet (mer än 99,99%) används. Detta säkerställer maximal konverteringseffektivitet.Med en verkningsgrad som är teoretiskt möjlig för ett kiselelement på 30%, i serieprover, når siffran 18-24%.

Externt är enkristallbatterier lätta att särskilja - de har en djupsvart färg, elementet är format till en vanlig kvadrat (rektangel) med avskurna hörn under skärning.

Tekniken för tillverkning av sådana solceller är rekordhållare vad gäller kostnad bland kiselceller. Den höga produktionskostnaden förklaras av de komplexa processerna för att rengöra råvaror, odla en enda kristall och skära den exakt.

Som ett resultat har monokristallina batterier det högsta priset - cirka 0,9-1,1 dollar per 1 W effekt.

Sådana element har också en annan allvarlig nackdel - på grund av den exakta orienteringen av kristallernas optiska axlar kan den optimala avkastningen endast erhållas när solens strålar faller vinkelrätt mot elementets plan. Med en betydande förändring i belysningsvinkeln, såväl som i spritt ljus, observeras en kraftig minskning av genereringen.

Polykristallina kiselceller

Polykristallina kiselceller

I polykristallina batterier inkluderar cellen ett flertal kristaller med en slumpmässig orientering av de optiska axlarna. Deras produktion kräver inte råmaterial med hög reningsgrad - sekundära källor (i synnerhet återvunna kiselbatterier), avfall från metallurgisk produktion kan användas.

Som ett resultat reduceras tillverkningskostnaden avsevärt. Men detta minskar också konverteringseffektiviteten - de bästa proverna visar en effektivitet på 15-18%.

Externt är polykristallina vanliga rektangulära plattor av mättad blå färg. Kostnaden för att generera "blå" paneler är cirka 0,7-0,9: per 1 W.Samtidigt visar de betydligt mindre minskning av diffus belysning och ljusinfall i andra vinklar än 90 grader.

Amorfa silikonbatterier

De är gjorda av amorft (icke-kristallint) kisel a-Si genom att avsätta kiselhydridånga på ett flexibelt substrat. Som ett resultat erhålls en stabil fotoelektrisk effekt redan vid en filmtjocklek på flera mikrometer.

Den tekniska processen är betydligt billigare på grund av den minsta mängden nödvändiga kiselråvaror, minskade krav på dess renhet och frånvaron av komplexa operationer, som att odla en kristall och skära den.

Konverteringseffektiviteten är cirka 8-11%, produktionskostnaden ligger i intervallet 0,5-0,7% per 1 W. Den största nackdelen med sådana batterier är den låga omvandlingseffektiviteten, som kräver en stor yta för att ge den erforderliga effekten. Det är dock mer än uppvägt av möjligheten att installera på vilken yta som helst - ett flexibelt substrat kräver inte jämna baser och speciella strukturer för installation.

Dessutom kan moderna polymorfa moduler fungera i det infraröda området, vilket avsevärt minskar effektivitetsförlusterna under diffus belysning. Som ett resultat av detta utgör andelen amorfa grundämnen idag cirka 10 % av världsmarknaden.

Tunnfilm CdTe-batterier

Tunnfilm CdTe-batterier

Solceller baserade på kadmiumtellurid (CdTe) kan bli ett verkligt alternativ till kiselceller. För närvarande visar de omvandlingseffektivitet, i genomsnitt 20 % högre än liknande amorft kisel till en kostnad av 20 % lägre.Detta uppnås på grund av de unika egenskaperna hos halvledaren, vilket ger det optimala bandgapet.

Sådana paneler tillverkas genom att applicera ett lager av halvledarmaterial på tunna filmer. Tekniken är fortfarande tillgänglig för ett begränsat antal tillverkare, men serietillverkningen av sådana batterier har redan lanserats av det amerikanska företaget First Solar.

Polymer solpaneler

I polymersolmoduler tillhandahålls den fotoelektriska effekten av ett lager av "polymerhalvledare" - stora molekyler av organiska föreningar. För närvarande är tekniken för sådana produkter nära utbyggnaden av storskalig produktion (vissa europeiska företag har redan etablerat kommersiell produktion).

Polymer solpaneler

Konverteringseffektiviteten för sådana anordningar uppskattas vara i intervallet 8-11%. På grund av rekordstor billig produktion, användningen av flexibla polymermaterial och frånvaron av problem med bortskaffande, kommer polymersolmoduler inom en snar framtid att på allvar kunna konkurrera med redan tillverkade produkter.

Tillverkare utvecklar också aktivt solpaneler baserat på:

Valet av solpaneler

När du väljer solpaneler är det nödvändigt att bestämma inte bara typen, utan också de elektriska parametrarna - effekt och spänning.

Sorts

Välj typ av solpanel från solinstrålningsförhållandena (antal soliga dagar, strålningsintensitet):

• Så, monokristallina kiselbatterier är ganska lämpliga för installation i de södra regionerna.
• I mellanbanan och andra ryska territorier skulle det bästa alternativet vara polykristallina paneler, som har visat sig väl under diffusa ljusförhållanden.
• På nordliga breddgrader bör mer uppmärksamhet ägnas åt amorfa moduler, som gör det möjligt att skapa ett betydande batteriområde utan ytterligare installationsarbete.

Kvalitetskategorin kräver också uppmärksamhet. I märkningen av batterier indikeras denna parameter som Grad A, B eller C. Ceteris paribus, Grad A-produkter bör föredras - de kommer att hålla 20-30 år med liten (inte mer än 20%) nedbrytning.

Lägre kvalitetskategorier tilldelas produkter baserat på resultaten från fabrikstester, som visar en avvikelse från de nominella parametrarna på högst 5% (Grad B) och 30% (Grad C) under drift.

Effekt och spänning

Panelernas effekt bestäms enligt följande:

• Beräkna den genomsnittliga totala strömförbrukningen (enligt elmätarens indikatorer, elräkningar). För den genomsnittliga dagliga konsumtionen divideras månadssiffrorna med antalet dagar.
• 20-30 % läggs till det erhållna resultatet för att erhålla en marginal, med hänsyn tagen till omvandlingsfaktorn (förluster i batteriladdning och växelriktardrift).
• Baserat på erhållna data beräknas panelernas uteffekt med hänsyn till varaktigheten av dagsljustimmar. För beräkningar tas det lika med 6 timmar, respektive batterieffekten bör överstiga den genomsnittliga förbrukningen med 4 gånger.
• Välj panelspänning. Som regel erbjuder tillverkare batterier med en utspänning på 12V.Men för att ladda lagringsenheter och öka effektiviteten av att konvertera likspänning till växelspänning på växelriktaren (särskilt vid hög effekt) är det mer lönsamt att ha högre värden.
  Standardanvändning:
  • 12 V för system upp till 1 kW.
  • 24 V eller 36 V - upp till 5 kW.
  • 48 V - mer än 5 kW.

Sådana spänningar erhålls genom att ansluta paneler i serie.

• Toppeffekt bestäms genom att summera kraften hos alla konsumenter i huset.
• Toppeffekten bestäms med en marginal på 10-20%, till exempel för startströmmar för elmotorer och driften av värmeelementen i varmvattensystemet, tvätt och diskmaskiner etc.
• Toppeffekt bestämmer panelernas maximala ström.
• Uppslagsböckerna hittar solinstrålningskoefficienten (sommar och vinter) för området.

För ytterligare beräkningar, använd formeln:

P = Kc * Wn * Ki, med hänsyn tagen

• Кс - säsongskoefficient, för sommartid tas den lika med 0,5, för vintern - 0,7;
• Ki är solinstrålningskoefficienten för sommar- och vintertid;
• Wn är panelens märkeffekt.

Efter att ha valt flera batterimodeller i tillverkarnas kataloger, för var och en av dem, beräknas produktionseffekten på vintern och sommaren.

Därefter bestäms det erforderliga antalet paneler genom att dividera den genomsnittliga energiförbrukningen beräknad ovan (med en marginal) med produktionseffekten. Beräkningar görs för vinter- och sommarperioder, som ett resultat av att de tar ett större värde.

Kontrollera efter beräkningar:

Installation av solpaneler

Det finns inga stränga krav för installation av solpaneler. Solfångaren kan monteras i vinkel, på en vertikal eller horisontell yta. Samtidigt installeras styva paneler (mono- och polykristallina) på en styv ram, fixerad vid fästpunkterna med hjälp av kompletta fästelement. Batterier på en elastisk baksida tillåter läggning på ojämna ytor (till exempel ett vågigt tak).

Anslutningarna mellan panelerna utförs med tvinnade ledare med ändbeslag. Tvärsnittet av strömförande element beräknas från värdet på märkström och maximal ström.

När man väljer en plats och installationsvinkel bör man ta hänsyn till huvudvillkoret för maximal generering - förekomsten av solljus vinkelrätt mot batteriets plan.

Detta kan uppnås:

Dessutom, för enkristallpaneler, är det viktigt att ta hand om frånvaron av skuggning - i diffust ljus sjunker deras effektivitet dramatiskt.

Frågade ofta

Videorecension med beräkningar för solpaneler