Ev için güneş panelleri: en iyi paneller nasıl seçilir

Bugün, güneş panelleri özel bir ev için gerçek alternatif güç kaynağı kaynakları haline geldi. Piyasada yaygın olarak temsil edilirler ve bir mini güneş enerjisi santralinin kullanımı oldukça karlı. Bu durum, güneş paneli ve ek ekipman üretimindeki sürekli artıştan, sistem elemanlarının fiyatlarındaki düşüşten ve bunun sonucunda üretim maliyetinden kaynaklanmaktadır.

Güneş pilinin çalışma prensibi

Herhangi bir güneş pili, elektrik enerjisi üretmek için ışık kullanan bir fotovoltaik dönüştürücüdür. Şu anda yarı iletken malzemelerdeki fotoelektrik etki pratik değere sahiptir.

Etki, ışık fotonlarına maruz kaldığında homojen olmayan yarı iletken yapılarda serbest elektrik yükü taşıyıcılarının görünümüne dayanır. Silikon, galyum arsenit, kadmiyum tellür, büyük polimer moleküllerine dayanan çeşitli yarı iletkenlerde gözlenir.

Enerjisi bant boşluğunu aşmak için yeterli olmayan serbest taşıyıcıların ortaya çıkması nedeniyle, elemanın elektrotları arasında bir potansiyel farkı (voltaj) oluşur. Harici devreler bağlandığında aralarında bir elektrik akımı oluşur.

Güneş panelleri şeması

Çeşitli yarı iletkenlere dayalı fotoseller, güneş spektrumunun çeşitli kısımlarını elektrik enerjisine dönüştürür.Böylece, kristal silikon modüller kırmızıya kayma ile radyasyonun %80'ine kadarını yakalar, amorf silikon bazlı film elemanları da kızılötesi aralığında çalışabilir, titanyum dioksit emer mor ve ultraviyole ışınları.

Bazı laboratuvar örneklerinde, araştırmacılar %50 işaretine yaklaştı. Sanayi üretiminde de aynı sonuçlar alınırsa, üretim maliyeti mevcut seviyeye göre yarıdan fazla düşürülebilir.

Güneş paneli çeşitleri

Güneş modüllerinin sınıflandırılmasının ana özelliği, imalatta kullanılan yarı iletken malzemelerdir. Bugün, %80'den fazlası silikon bazlı güneş panelleri tarafından işgal edilmektedir. Mümkün olan en geniş ticari kullanımı alan bu türlerdir, sektörde çalışan satıcıların büyük çoğunluğu tarafından sunulmaktadır.

Sırayla, silikon güneş panelleri ayrılır:

Silikon güneş paneli çeşitleri

Monokristal silikon güneş pilleri

Monokristal güneş pilleri, ince (240 mikron) silikon monokristal gofretlerden yapılmış elektriksel olarak bağlı hücrelerdir. Optik eksenler aynı yöne yönlendirilir, yüksek saflıkta (%99,99'dan fazla) malzeme kullanılır. Bu, maksimum dönüşüm verimliliği sağlar.%30'luk bir silikon element için teorik olarak mümkün olan bir verimle, seri numunelerde rakam %18-24'e ulaşır.

Dışarıdan, tek kristal pillerin ayırt edilmesi kolaydır - koyu siyah bir renge sahiptirler, eleman kesim sırasında kesilmiş köşelerle normal bir kare (dikdörtgen) şeklinde şekillendirilir.

Bu tür güneş pillerinin üretim teknolojisi, silikon piller arasında maliyet açısından rekor sahibidir. Yüksek üretim maliyeti, hammaddelerin temizlenmesi, tek bir kristalin büyütülmesi ve doğru bir şekilde kesilmesi gibi karmaşık süreçlerle açıklanmaktadır.

Sonuç olarak, monokristal piller en yüksek fiyata sahiptir - 1 W güç başına yaklaşık 0,9-1,1 dolar.

Bu tür elemanların başka bir ciddi dezavantajı daha vardır - kristallerin optik eksenlerinin hassas yönelimi nedeniyle, optimum geri dönüş ancak güneş ışınları elemanın düzlemine dik düştüğünde elde edilebilir. Aydınlatma açısında ve saçılan ışıkta önemli bir değişiklikle, üretimde keskin bir düşüş gözlenir.

Çok kristalli silikon hücreler

Çok kristalli silikon hücreler

Polikristal pillerde, hücre, optik eksenlerin rastgele bir oryantasyonu ile çok sayıda kristal içerir. Üretimleri, yüksek derecede saflaştırmaya sahip hammaddeler gerektirmez - ikincil kaynaklar (özellikle geri dönüştürülmüş silikon piller), metalurjik üretimden kaynaklanan atıklar kullanılabilir.

Sonuç olarak, üretim maliyeti büyük ölçüde azalır. Ancak, bu aynı zamanda dönüştürme verimliliğini de azaltır - en iyi örnekler %15-18'lik bir verimlilik gösterir.

Dışarıdan, polikristal, doymuş mavi renkli düzenli dikdörtgen plakalardır. "Mavi" paneller üretmenin maliyeti yaklaşık 0,7-0,9'dur: 1 W başına.Aynı zamanda, 90 derece dışındaki açılarda dağınık aydınlatma ve ışık insidansında önemli ölçüde daha az azalma gösterirler.

Amorf silikon piller

Amorf (kristal olmayan) silikon a-Si'den esnek bir alt tabaka üzerine silikon hidrit buharı bırakılarak yapılırlar. Sonuç olarak, birkaç mikronluk bir film kalınlığında zaten kararlı bir fotoelektrik etki elde edilir.

Minimum miktarda gerekli silikon hammaddesi, saflığı için azaltılmış gereksinimler ve bir kristalin büyütülmesi ve kesilmesi gibi karmaşık işlemlerin olmaması nedeniyle teknolojik süreç önemli ölçüde daha ucuzdur.

Dönüşüm verimliliği yaklaşık %8-11'dir, üretim maliyeti 1 W başına %0.5-0.7 aralığındadır. Bu tür pillerin ana dezavantajı, gerekli gücü sağlamak için geniş bir alan gerektiren düşük dönüşüm verimliliğidir. Bununla birlikte, herhangi bir yüzeye kurulum kabiliyeti ile dengelenmekten daha fazlasıdır - esnek bir alt tabaka, kurulum için eşit tabanlar ve özel yapılar gerektirmez.

Ek olarak, modern polimorfik modüller kızılötesi aralığında çalışabilir, bu da dağınık aydınlatma altında verimlilik kayıplarını önemli ölçüde azaltır. Sonuç olarak, bugün amorf elementlerin payı dünya pazarının yaklaşık %10'unu oluşturmaktadır.

İnce Film CdTe Piller

İnce Film CdTe Piller

Kadmiyum tellürid (CdTe) bazlı güneş pilleri, silikon hücrelere gerçek bir alternatif olabilir. Şu anda, %20 daha düşük bir maliyetle benzer amorf silikondan ortalama %20 daha yüksek dönüşüm verimliliği gösteriyorlar.Bu, optimum bant aralığını sağlayan yarı iletkenin benzersiz özellikleri nedeniyle elde edilir.

Bu tür paneller, ince filmlere bir yarı iletken malzeme tabakası uygulanarak yapılır. Teknoloji hala sınırlı sayıda üretici tarafından kullanılabilir, ancak bu tür pillerin seri üretimi, Amerikan First Solar şirketi tarafından zaten başlatılmıştır.

Polimer güneş panelleri

Polimer güneş modüllerinde fotoelektrik etki, bir "polimer yarı iletken" tabakası - büyük organik bileşikler molekülleri ile sağlanır. Şu anda, bu tür ürünlerin teknolojisi, büyük ölçekli üretimin konuşlandırılmasına yakındır (bazı Avrupa şirketleri zaten ticari üretim kurmuştur).

Polimer güneş panelleri

Bu tür cihazların dönüşüm verimliliğinin %8-11 aralığında olduğu tahmin edilmektedir. Rekor kıran ucuz üretim, esnek polimer malzemelerin kullanımı ve bertaraf sorunlarının olmaması nedeniyle yakın gelecekte polimer güneş modülleri halihazırda üretilmiş ürünlerle ciddi şekilde rekabet edebilecektir.

Üreticiler ayrıca aşağıdakilere dayalı olarak aktif olarak güneş panelleri geliştiriyorlar:

güneş paneli seçimi

Güneş panelleri seçerken, sadece tipini değil, aynı zamanda elektriksel parametreleri de - güç ve voltaj - belirlemek gerekir.

Bir çeşit

Güneşlenme koşullarından (güneşli gün sayısı, radyasyon yoğunluğu) güneş paneli tipini seçin:

• Bu nedenle, monokristal silikon piller güney bölgelerde kurulum için oldukça uygundur.
• Orta şeritte ve diğer Rus topraklarında, en iyi seçenek, dağınık aydınlatma koşullarında kendilerini iyi kanıtlamış polikristal paneller olacaktır.
• Kuzey enlemlerinde, ek kurulum çalışmaları olmadan önemli bir pil alanı oluşturmaya izin veren amorf modüllere daha fazla dikkat edilmelidir.

Kalite kategorisi de dikkat gerektirir. Pillerin işaretlenmesinde bu parametre Grade A, B veya C olarak belirtilir. Ceteris paribus, Grade A ürünler tercih edilmelidir - çok az (%20'den fazla olmayan) bozulma ile 20-30 yıl dayanır.

Daha düşük kalite kategorileri, operasyon sırasında nominal parametrelerden en fazla %5 (Grade B) ve %30 (Grade C) sapma gösteren fabrika testlerinin sonuçlarına göre ürünlere atanır.

Güç ve voltaj

Panellerin gücü şu şekilde belirlenir:

• Ortalama toplam güç tüketimini hesaplayın (elektrik sayacı göstergelerine, elektrik faturalarına göre). Ortalama günlük tüketim için, aylık rakamlar gün sayısına bölünür.
• Dönüşüm faktörü (akü şarjı ve inverter çalışmasındaki kayıplar) dikkate alınarak bir marj elde etmek için elde edilen sonuca %20-30 eklenir.
• Elde edilen verilerden yola çıkarak panellerin çıkış gücü gündüz saatleri dikkate alınarak hesaplanmıştır. Hesaplamalar için sırasıyla 6 saate eşit alınır, pil gücü ortalama tüketimi 4 kat aşmalıdır.
• Panel voltajını seçin. Kural olarak, üreticiler 12V çıkış voltajına sahip piller sunar.Ancak depolama cihazlarını şarj etmek ve inverter üzerinde (özellikle yüksek güçte) doğrudan gerilimi alternatif gerilime dönüştürmenin verimini artırmak için daha yüksek değerlere sahip olmak daha karlıdır.
  Standart kullanım:
  • 1 kW'a kadar olan sistemler için 12 V.
  • 24 V veya 36 V - 5 kW'a kadar.
  • 48 V - 5 kW'dan fazla.

Bu tür gerilimler, panellerin seri bağlanmasıyla elde edilir.

• Tepe gücü, evdeki tüm tüketicilerin gücünün toplanmasıyla belirlenir.
• Pik güç, örneğin elektrik motorlarının başlangıç ​​akımları ve sıcak su sisteminin ısıtma elemanlarının, yıkama ve bulaşık makinelerinin vb. çalışması için %10-20'lik bir marjla belirlenir.
• Tepe gücü, panellerin maksimum akımını belirler.
• Referans kitaplar, bölgenin güneşlenme katsayısını (yaz ve kış aylarında) bulur.

Daha fazla hesaplama için aşağıdaki formülü kullanın:

P = Kc * Wn * Ki, dikkate alındığında

• Кс - mevsimsel katsayı, yaz için 0,5, kış için 0,7'ye eşittir;
• Ki yaz ve kış saati için güneşlenme katsayısıdır;
• Wn, panelin nominal gücüdür.

Üretici kataloglarında birkaç pil modeli seçildiğinde, her biri için üretim gücü kış ve yaz aylarında hesaplanır.

Daha sonra yukarıda hesaplanan ortalama güç tüketimi (bir marj ile) üretim gücüne bölünerek gerekli panel sayısı belirlenir. Hesaplamalar kış ve yaz dönemleri için yapıldığından daha büyük bir değer alır.

Hesaplamalardan sonra kontrol edin:

Güneş panellerinin montajı

Güneş panelleri kurmak için katı gereksinimler yoktur. Güneş kollektörü dikey veya yatay bir yüzeye açılı olarak monte edilebilir. Aynı zamanda, sert bir çerçeve üzerine sert paneller (mono- ve polikristal) monte edilir, tam bağlantı elemanları kullanılarak bağlantı noktalarına sabitlenir. Elastik bir destek üzerindeki piller, düz olmayan yüzeylere (örneğin dalgalı bir çatı) döşenmesine izin verir.

Paneller arasındaki bağlantılar, uç bağlantılı çok telli iletkenler ile yapılmaktadır. Akım taşıyan elemanların kesiti, anma ve maksimum akımın değerinden hesaplanır.

Bir yer ve kurulum açısı seçerken, maksimum üretim için ana koşul - pil düzlemine dik güneş ışığı insidansı - dikkate alınmalıdır.

Bu başarılabilir:

Ek olarak, tek kristal paneller için gölgeleme olmamasına dikkat etmek çok önemlidir - dağınık ışıkta verimleri önemli ölçüde düşer.

Sık sorulan

Güneş panelleri için hesaplamalar içeren video incelemesi