Eine vergleichende Übersicht über die verschiedenen Arten von Sonnenkollektoren

Alternative Energy entwickelt sich die meisten in Europa, die Ergebnisse ihrer Perspektiven zeigt. Es gibt neue Arten von Solarzellen, die Erhöhung ihrer Effizienz.

Wenn es gewünscht wird, sichern die Arbeit eines Industriegebäudes oder Räumlichkeiten auf Kosten der Solarenergie, ist es notwendig, pre lernen über die Unterschiede zwischen Geräten, zu verstehen, was Sonnenkollektoren geeignet für die klimatischen Bedingungen sind bestimmte Region.

Wir helfen Ihnen, diese Frage zu verstehen. Der Artikel beschreibt die Funktionsweise von Photovoltaik-Zellen, gibt einen Überblick über verschiedene Arten von Solarzellen mit ihren Eigenschaften, Vorteilen und Nachteilen. Nachdem das Material der Überprüfung können Sie die richtige Wahl für eine effektive Solar arrangieren.

Prinzip des Betriebs von Solarzellen

Die überwiegende Mehrheit von Solarzellen sind im physikalischen Sinne der photoelektrischen Wandler. Wirkung auf elektrochemischem Weg erfolgt an der Stelle eines Halbleiter-p-n-Übergangs.

Die Platte besteht aus zwei Silizium-Wafern mit unterschiedlichen Eigenschaften. Unter der Einwirkung von Licht in einem von ihnen gibt es einen Mangel an Elektronen, und in den anderen -, dass ihre Hülle und Fülle. Jede Platte hat einen Kollektor Streifen aus Kupfer, angeschlossen sind Wandler auf die Spannung.

Industrielle Solarpaneel besteht aus einer Vielzahl von Photovoltaik-Zellen laminiert ist, miteinander verbunden und an einen flexiblen oder starren Substrat.

Ausrüstung Effizienz hängt stark von der Reinheit des Siliziumkristalls und seiner Orientierung. Es ist dieser Parameter, versuchen Ingenieure die letzten zehn Jahre zu verbessern. Das Hauptproblem ist dabei die hohen Kosten für die Prozesse, die das Reinigen von Silizium und Anordnung von Kristallen in einer Richtung auf der gesamten Platte zu Grunde liegen.

Halbleiter, Photovoltaik-Zellen können nicht nur Silizium hergestellt werden, aber auch aus anderen Materialien - Batterielebensprinzip Es wird nicht verändert.

Arten von photovoltaischen Zellen

Klassifizieren industrielle Solarpaneele auf ihren strukturellen Eigenschaften und Arbeitstyp photovoltaischen Schicht.

Unterscheiden Sie diese Arten von Batterien auf dem Gerätetyp:

• flexible Platten;
• starre Module.

Flexible Dünnschichtmodule eine zunehmend wichtige Nische im Markt dank seiner Montage nach und nach besetzen Flexibilität, weil Sie es auf den meisten Oberflächen mit einer Vielzahl von architektonischen installieren Formen.

Durch Arbeitsart photovoltaischen Schicht von Solarzellen sind in den folgenden Variationen unterteilt:

1. Silizium: monokristallin, polykristallin, amorph.
2. Tellur-Cadmium.
3. Indien basiert auf Kupfer-Gallium-Selenid.
4. Polymer.
5. Bio.
6. Auf Basis von Galliumarsenid.
7. Kombiniert und vielschichtiger.

Das Interesse für die allgemeinen Verbraucher sind nicht alle Arten von Sonnenkollektoren, aber nur die erste zwei kristalline Unterart.

Obwohl einige andere Arten von Platten und haben eine große Leistung, aber wegen der hohen Kosten, sie sind nicht sehr weit verbreitet.

Silizium-Solarzellen sind hitzeempfindlich. Die Basistemperatur für die Messung der Leistungserzeugung 25 ° C Mit dem zunehmenden einem Grad Platte Wirkungsgrad nimmt bei 0,45-0,5%.

Als nächstes wird die Sonnenkollektoren diskutiert werden, die das größte Interesse der Verbraucher darstellen.

Eigenschaften des siliziumbasierten Paneele

Silizium-Solarzellen aus Quarzpulver - gemahlene Quarze. Die reichsten Rohstoffvorkommen sind in Westsibirien und im Mittleren Ural, so sind die Aussichten für diesen Bereich der Solarenergie sind praktisch keine Grenzen gesetzt.

Auch jetzt kristallinen und amorphen Silizium-Panels belegen mehr als 80% des Marktes. Deshalb ist es sinnvoll, sie näher zu betrachten.

Monokristallinem Silizium Panel

Moderner Einkristall-Siliziumwafer (mono-Si) weist eine gleichmäßige dunkelblaue Farbe auf der gesamten Oberfläche. Für ihre Herstellung unter Verwendung des meisten reine Silizium. Monokristalline Solarzellen unter allen Siliziumscheiben haben den höchsten Preis, aber die besten und Effizienz.

Hohen Herstellungskosten aufgrund der Komplexität der Orientierung der Siliziumkristalle in eine Richtung. Aufgrund dieser physikalischen Eigenschaften der Arbeitsschicht wird eine maximale Effizienz nur bei senkrechtem Einfall von Sonnenlicht auf die Oberfläche des Wafers gewährleistet.

Monokristalline Batterien erfordern zusätzliche Ausrüstung, die sie automatisch den ganzen Tag an der Platte Ebene dreht war senkrecht zu den Strahlen der Sonne so viel wie möglich.

Schichten aus Silizium mit einer Seite orientierten Kristalle werden aus einem zylindrischen Metallstab geschnitten, so bereit photoelektrische Blöcke haben die Form von abgerundeten Ecken eines Quadrats.

Die Vorteile der einkristalline Siliziumzellen umfassen:

1. hohe Effizienz mit einem Wert von 17-25%.
2. Dichte - weniger Platz Ausrüstung Installation pro Einheit der Leistung, im Vergleich zu polykristallinen Siliziumplatten.
3. Haltbarkeit - ausreichende Energieerzeugungseffizienz wird zu 25 Jahren gewährleistet.

Mängel in diesen Batterien sind nur zwei:

1. Die hohen Kosten und langfristigen Return on Investment.
2. Verschmutzungsempfindlichkeit. Der Staub streut das Licht, so dass es bedeckt die Solarpaneele scharf Effizienz reduziert.

Wegen der Notwendigkeit einer direkten Sonnenlicht monokristallinem Sonnenkollektoren installiert sind vor allem in offenen Bereichen oder an der Spitze. Je näher am Äquator Bereich und desto mehr Sonnentage, die stärker bevorzugt, die Installation dieser Art von photovoltaischen Zellen.

Polykristalline Solarmodule

Polykristalline Siliziumplatte (multi-Si) eine ungleichmäßige Intensität der blauen Farbe durch vielseitige Orientierung der Kristalle. Reines Silizium bei ihrer Herstellung, etwas niedriger als die Einkristall-Pendants verwendet.

Omnidirektionales Kristall bietet eine hohe Effizienz bei diffusem Licht - 12-18%. Es ist niedriger als in der unidirektionalen Kristalle, aber solche Platten sind effektiver bei trübem Wetter.

Die Heterogenität des Materials und der Herstellungskosten führt von Silizium zu senken. Das gereinigte Metall für polykristalline Solarzellen ohne spezielle contrivances in Formen gegossen.

Verwendet in der Herstellung von speziellen Techniken zur Bildung von Kristallen, sondern ihr Fokus nicht kontrolliert wird. Nach dem Abkühlen Siliziumschicht geschnitten und durch einen speziellen Algorithmus verarbeitet.

Polykristalline Panels erfordern keine konstante Ausrichtung auf die Sonne, so dass sie, indem Dächer von Häusern und Industriegebäuden aktiv genutzt.

Die Vorteile von Solarzellen mit multidirektionale Kristalle umfassen:

1. hohe Effizienz unter Umgebungslicht.
2. Möglichkeit der Festinstallation auf den Dächern von Gebäuden.
3. Geringere Kosten einkristalline Platten gegenüber.
4. Betriebsdauer - Verringerung der Effizienz in 20 Jahren Betrieb ist nur 15-20%.

Nachteile von polykristallinem Platten sind ebenfalls erhältlich:

1. Reduzierte Effizienz mit einem Wert von 12-18%.
2. relative Sperrigkeit - mehr Platz für die Installation pro Einheit der Energie benötigt als mit den Einkristall-Pendants verglichen.

Polykristalline Solarmodule werden immer mehr Marktanteile an andere Siliziumzellen zu gewinnen. Es bot ein großes Potenzial, die Kosten für ihre Produktion zu reduzieren. Jährlich erhöht und die Effizienz solcher Platten rasch 20% in Massenprodukten nähert.

Solarpaneel aus amorphem Silizium

Der Mechanismus der Herstellung von Solarzellen aus amorphem Silizium unterscheidet sich grundsätzlich von der Produktion von kristallinen photovoltaische Elementen. Hier verwendet wird, ist kein reines Nicht-Metall und dessen Hydrid, heißen Dämpfen, die auf dem Substrat abgeschieden werden.

Als Ergebnis wird diese Technologie klassische Kristalle gebildet, und die Produktionskosten stark reduziert werden.

Derzeit gibt es drei Generationen von amorphen Siliziumplatten, von denen jede den Wirkungsgrad erheblich erhöht. Wenn die erste Photovoltaik-Module Effizienz 4-5% hat, jetzt auf dem Markt in großen Mengen von den zweiten Generation Modell mit einem Wirkungsgrad von 8-9% verkauft.

Amorphe neueste Entwicklung Panel hat einen Wirkungsgrad von bis zu 12% und beginnt bereits in dem Verkauf zu erscheinen, aber sie sind immer noch recht teuer.

Aufgrund der Eigenschaften dieser Herstellungstechnologie Siliziumschicht zu schaffen, kann als starre, und das flexible Substrat sein. Aus diesem Grunde werden die Module aus amorphem Silizium weit verbreitet in flexible Dünnfilm-Solarmodulen verwendet. Aber die Optionen mit einem flexiblen Substrat sind viel teurer.

Physiko-chemische Struktur von amorphem Silizium maximiert Photonen schwach gestreute Licht absorbiert, um Elektrizität zu erzeugen. Daher sind solche Platten geeignet für den Einsatz in den nördlichen Regionen mit großen Flächen frei.

Keine Verringerung der Batterieleistung auf Basis von amorphem Silizium und bei hohen Temperatur, obwohl sie in dieser Parameter Platten aus Galliumarsenid minderwertig sind.

Zusammenfassend können wir die Vorteile der amorphen Solarzellen finden:

1. Vielseitigkeit - die Möglichkeit der Herstellung von flexiblen und dünnen Platten, montiert auf Batterien jeder architektonischen Form.
2. hohe Effizienz in diffusem Licht.
3. stabiler Betrieb bei hohen Temperaturen.
4. Die Einfachheit und Zuverlässigkeit des Designs. Diese Platten sind nahezu unzerbrechlich.
5. Funktionalität unter schwierigen Bedingungen - weniger Leistungsabfall an der Oberfläche des Staubs als die kristallinen Pendants

Die Lebensdauer der photovoltaischen Elemente, mit der zweiten Generation von 20-25 Jahren bei einem Leistungsabfall in 15-20% zu starten. Die Nachteile der Platten brauchen nur große Flächen amorphes Silizium umfassen kann die erforderliche Leistung Ausrüstung unterzubringen.

Übersicht beskremnievyh Geräte

Einige Solarmodule unter Verwendung seltene und teure Metalle, haben einen Wirkungsgrad von über 30%. Sie sind oft teurer als ihre Pendants Silizium, nahmen aber nach wie vor eine High-Tech-Handel Nische, dank seiner besonderen Eigenschaften.

Sonnenkollektoren von seltenen Metallen

Es gibt mehrere Arten von Solarpanelen von seltenen Metallen, und nicht alle von ihnen haben einen Wirkungsgrad höher als die von einkristallinem Silizium Modulen.

Allerdings ist die Fähigkeit, unter extremen Bedingungen zu arbeiten, ermöglicht es die Hersteller von Solarzellen wettbewerbsfähige Produkte zu produzieren und weitere Untersuchungen durchzuführen.

Die Hauptlegierungen für die Herstellung von photovoltaischen Zellen verwendet werden, sind aus Cadmiumtellurid (CdTe), Gallium-Selenid, Indien-Kupfer (CIGS) und Kupfer-Indium-Selenid (CIS).

Cadmium - ein giftiges Metall, Indium, Gallium und Tellur sind sehr selten und teuer, so dass die Massenproduktion von Solarzellen auf deren Basis auch theoretisch unmöglich.

Die Effizienz solcher Platten ist auf einem Niveau von 25-35%, wobei in Ausnahmefällen kann bis zu 40% erreichen. Früher wurden sie vor allem in der Raumfahrtindustrie verwendet wird, und hat nun eine neue Perspektive Richtung.

Aufgrund des stabilen Betrieb der Lichtschranken der seltenen Metalle bei Temperaturen von 130-150 ° C werden in solarthermischen Kraftwerken eingesetzt. So Sonnenlicht von Dutzenden oder Hunderten von Spiegeln auf einen kleinen bar konzentriert, die gleichzeitig Strom erzeugt und übertragen Wärme Wasser-Wärmetauscher.

Als Ergebnis der Erwärmung des Wassers erzeugt Dampf, der die Turbine Elektrizität zu drehen und erzeugen verursacht. Somit Solarenergie wird auf zwei Arten zur gleichen Zeit mit maximalem Wirkungsgrad in elektrische Energie umgewandelt wird.

Polymer und organischen Pendants

Photovoltaik-Module auf Basis von organischen und polymeren Verbindungen begann erst in den letzten zehn Jahren zu entwickeln, aber Forscher haben bereits beachtliche Erfolge erzielt. Der größte Fortschritt zeigt die europäischen Unternehmen HeliatekWelches ist bereits mit organischen Solarzellen ein paar Hochhäuser ausgestattet.

Die Dicke der Folienrollentypstruktur HeliaFilm nur 1 mm.

Bei der Herstellung von Polymerplatten verwendete Substanzen, wie Kohlenstoff Fullerene, Kupferphthalocyanin, Polyphenylenoxid und andere. Die Effizienz solcher Solarzellen sind 14-15% erreicht hat, und die Herstellungskosten um ein Vielfaches geringer als kristalline Solarzellen.

Akutes Problem des Abbaus des organischen Lebens der Arbeitsschicht. Doch einen Wirkungsgrad innerhalb von wenigen Jahren Betrieb zu bestätigen ist nicht möglich.

Die Vorteile von organischen Solarzellen sind:

• die Möglichkeit einer umweltgerechten Entsorgung;
• niedrig Produktionskosten;
• flexibles Design.

Die Nachteile solcher Solarzellen sind relativ geringen Wirkungsgrad und der Mangel an zuverlässigen Informationen über den Zeitpunkt des stabilen Betriebs-Panels. Es ist möglich, dass in 5-10 Jahren, alle Nachteile von organischen Solarzellen werden verschwinden, und sie werden zu ernsthaften Konkurrenten für Siliziumwafer werden.

Was ist ein Solar-Panel zu wählen?

Die Wahl von Sonnenkollektoren für die Stadthäuser auf einer Breite von 45 bis 60 ° ist nicht schwer. Hier ist es notwendig, nur zwei Optionen zu prüfen: Platten aus polykristallinem und monokristallinem Silizium.

Mit einem Defizit von Orten besser den Vorzug geben, effizientere Modelle mit einer einseitigen Ausrichtung der Kristalle, empfiehlt es sich, polykristalline Batterie mit unbegrenzten Speicherplatz zu erwerben.

Die Wahl eines bestimmten Herstellers, die erforderliche Leistung und zusätzliche Ausrüstung besser mit der Teilnahme von Managern in den Verkauf und die Installation solcher Geräte beschäftigt Unternehmen. Sie sollten wissen, dass die Qualität und den Preis der PV-Module von namhaften Herstellern wenig unterscheiden.

Beachten Sie, dass, wenn eine Reihe von „schlüsselfertigen“ Anlagen der Bestellung, die Kosten für Solarmodule werden sich nur 30-40% des Gesamt sein. Die Amortisationszeit solcher Projekte ist 5-10 Jahre, abhängig von der Höhe des Energieverbrauchs und der Möglichkeit, überschüssigen Strom an das Stadtnetz zu verkaufen.

Einige Künstler bevorzugen Sonnenkollektoren selbst zu sammeln. Auf unserer Website gibt es Artikel Fertigungstechnologie solcher Platten Detaillierung, ihre Verbindung und Anordnung der Heizung Solaranlagen.

Wir beraten zu lesen:

1. Wie eine Solarzelle mit den Händen machen: Unterricht auf der Selbstorganisation
2. Solaranlagen: Heizanordnung Analysetechnologien auf Basis von Solaranlagen
3. Schaltplan Solar: die Steuereinrichtung, die Batterie und die versorgende System

Schlussfolgerungen und nützliche Videos zum Thema

Vorgestellt Videos zeigen den Betrieb verschiedener Solarzellen in realen Bedingungen. sie werden auch dazu beitragen, die Probleme zu verstehen Auswahl der Ausrüstung zusammen.

Regeln für die Auswahl von Solarmodulen und zugehöriger Ausrüstung:

Arten von Sonnenkollektoren:

Prüfung von mono- und polykristallinen Platten:

Für Haushalte und kleine Industrieanlagen durchführbare Alternative Silizium-Panels kristallinen nicht hat. Aber das Tempo der Entwicklung neuer Arten von Solarzellen ermöglicht es uns, dass hoffen, bald die Energie der Sonne wird die Hauptquelle des Stromes in vielen S-Häusern sein.

Alle interessierten in der Auswahl und dem Einsatz von Solarzellen bieten Kommentare, Fragen stellen und an Diskussionen teilnehmen. Kontakt-Formular im unteren Block befindet.