家用太阳能电池板：如何选择最好的电池板

如今，太阳能电池板已成为私人住宅的真正替代电源。它们在市场上有广泛的代表性，使用太阳能微型发电厂是相当有利可图的。这种情况是由于太阳能电池板和附加设备的生产不断增长，系统元件的价格下降，从而导致发电成本下降。

太阳能电池的工作原理

任何太阳能电池都是利用光来产生电能的光伏转换器。目前，半导体材料中的光电效应具有实用价值。

该效应基于当暴露于光子时在非均匀半导体结构中出现自由电荷载流子。在各种半导体中观察到 - 基于硅、砷化镓、碲化镉、大聚合物分子。

由于自由载流子的出现，其能量不足以克服带隙，在元件的电极之间形成电位差（电压）。当连接外部电路时，它们之间会产生电流。

太阳能电池板方案

基于各种半导体的光电池将太阳光谱的各个部分转换为电能。因此，晶体硅模块可捕获高达 80% 的红移辐射，基于非晶硅的薄膜元件也可以在红外范围内工作，二氧化钛吸收紫色和紫外线。

在一些实验室样本中，研究人员接近了 50% 的大关。如果在工业生产中取得同样的成果，发电成本与目前水平相比可降低一半以上。

太阳能电池板的类型

太阳能组件分类的主要特征是制造中使用的半导体材料。今天，超过 80% 被硅基太阳能电池板占据。正是这些类型获得了尽可能广泛的商业用途，它们由该行业的绝大多数卖家提供。

反过来，硅太阳能电池板分为：

硅太阳能电池板的类型

单晶硅太阳能电池

单晶太阳能电池是由薄（240 微米）硅单晶晶片制成的电连接电池。光轴方向一致，采用高纯度材料（99.99%以上）。这确保了最大的转换效率。对于 30% 的硅元素，理论上可能的效率，在系列样品中，该数字达到 18-24%。

从外观上看，单晶电池很容易区分 - 它们具有深黑色，元件在切割过程中被塑造成带有切角的规则正方形（矩形）。

生产这种太阳能电池的技术是硅电池中成本的记录保持者。生产成本高的原因是清洁原材料、生长单晶和精确切割的复杂过程。

因此，单晶电池的价格最高——每 1 W 功率约为 0.9-1.1 美元。

这种元件还有另一个严重的缺点——由于晶体光轴的精确定向，只有当太阳光线垂直于元件平面时才能获得最佳返回。随着照明角度以及散射光的显着变化，观察到发电量急剧下降。

多晶硅电池

多晶硅电池

在多晶电池中，电池包括多个具有随机光轴取向的晶体。它们的生产不需要高度纯化的原材料 - 二次来源（特别是回收的硅电池），可以使用来自冶金生产的废物。

结果，制造成本大大降低。然而，这也降低了转换效率——最好的样品显示出 15-18% 的效率。

在外部，多晶是饱和蓝色的规则矩形板。生成“蓝色”面板的成本约为 0.7-0.9：每 1 W。同时，它们在 90 度以外的角度上显示出漫射照明和光入射的显着减少。

非晶硅电池

它们由非晶（非晶）硅 a-Si 通过在柔性基板上沉积氢化硅蒸气制成。结果，已经在几微米的膜厚处获得了稳定的光电效应。

由于所需的硅原材料数量最少，对其纯度的要求降低，并且没有复杂的操作，例如生长和切割晶体，因此该技术过程要便宜得多。

转换效率约为 8-11%，发电成本在 0.5-0.7%/1 W 范围内。这种电池的主要缺点是转换效率低，需要大面积来提供所需的功率。然而，它被安装在任何表面上的能力所抵消——柔性基板甚至不需要安装底座和特殊结构。

此外，现代多态模块可以在红外范围内运行，从而显着降低漫射照明下的效率损失。因此，今天非晶元素的份额约占世界市场的 10%。

薄膜碲化镉电池

薄膜碲化镉电池

基于碲化镉 (CdTe) 的太阳能电池可以成为硅电池的真正替代品。目前，它们的转换效率平均比类似的非晶硅高 20%，成本低 20%。这是由于半导体的独特特性而实现的，它提供了最佳的带隙。

这种面板是通过将一层半导体材料应用于薄膜而制成的。该技术仍然可供少数制造商使用，但美国公司 First Solar 已经启动了此类电池的批量生产。

聚合物太阳能电池板

在聚合物太阳能模块中，光电效应是由一层“聚合物半导体”——大分子有机化合物提供的。目前，此类产品的技术已接近大规模生产部署（部分欧洲公司已建立商业化生产）。

聚合物太阳能电池板

此类设备的转换效率估计在 8-11% 的范围内。由于创纪录的廉价生产、柔性聚合物材料的使用以及不存在处置问题，在不久的将来，聚合物太阳能组件将能够与已经制造的产品展开激烈竞争。

制造商也在积极开发基于以下方面的太阳能电池板：

太阳能电池板的选择

选择太阳能电池板时，不仅要确定类型，还要确定电气参数——功率和电压。

类型

根据日照条件（晴天数、辐射强度）选择太阳能电池板类型：

• 因此，单晶硅电池非常适合安装在南方地区。
• 在中间车道和其他俄罗斯领土，最好的选择是多晶面板，它已在漫射照明条件下证明了自己的良好状态。
• 在北纬地区，应该更多地关注非晶模块，它可以在不进行额外安装工作的情况下创建一个显着的电池区域。

质量的类别也需要注意。在电池标记中，此参数表示为 A 级、B 级或 C 级。在其他条件不变的情况下，应首选 A 级产品 - 它们将持续 20-30 年，几乎没有（不超过 20%）退化。

根据工厂测试结果为产品分配了较低质量类别，这表明在运行过程中与标称参数的偏差不超过 5%（B 级）和 30%（C 级）。

功率和电压

面板的功率确定如下：

• 计算平均总用电量（根据电表、电费等指标）。对于平均每日消费量，每月数字除以天数。
• 考虑到转换系数（电池充电和逆变器运行中的损失），将 20-30% 添加到获得的结果中以获得余量。
• 根据获得的数据，在考虑白天持续时间的情况下计算面板的输出功率。计算，分别取等于6小时，电池电量应超过平均消耗4倍。
• 选择面板电压。通常，制造商提供输出电压为 12V 的电池。但是，为了给存储设备充电并提高逆变器上将直流电压转换为交流电压的效率（尤其是在大功率时），具有更高的值更有利可图。
  标准用途：
  • 12 V 用于高达 1 kW 的系统。
  • 24 V 或 36 V - 高达 5 kW。
  • 48 V - 超过 5 kW。

这种电压是通过串联面板获得的。

• 峰值功率是通过将房屋中所有消费者的功率相加来确定的。
• 峰值功率以 10-20% 的裕度确定，例如，电动机的启动电流以及热水系统、洗衣机和洗碗机等加热元件的运行。
• 峰值功率决定了面板的最大电流。
• 参考书找到了该地区的日照系数（夏季和冬季）。

如需进一步计算，请使用以下公式：

P = Kc * Wn * Ki，考虑到

• Кс——季节系数，夏季取0.5，冬季取0.7；
• Ki 为夏季和冬季的日照系数；
• Wn 为面板的额定功率。

在制造商目录中选择了几种电池型号，对于每种型号，都计算了冬季和夏季的发电量。

然后通过将上面计算的平均功耗（有余量）除以发电功率来确定所需的面板数量。计算是针对冬季和夏季进行的，因此它们取较大的值。

计算后检查：

安装太阳能电池板

安装太阳能电池板没有严格的要求。太阳能收集器可以以一定角度安装在垂直或水平表面上。同时，刚性面板（单晶和多晶）安装在刚性框架上，使用完整的紧固件固定在连接点。弹性背衬上的电池可以放置在不平坦的表面（例如，波浪形屋顶）上。

面板之间的连接是通过带有端部配件的绞合导体进行的。载流元件的横截面由额定电流和最大电流的值计算得出。

在选择位置和安装角度时，应考虑最大发电量的主要条件 - 垂直于电池平面的阳光入射。

这可以实现：

此外，对于单晶面板，注意没有阴影是至关重要的——在漫射光下，它们的效率会急剧下降。

经常被问到

带有太阳能电池板计算的视频回顾