Хотите узнать больше о различных типах доступных солнечных элементов? Если да, то вы попали по адресу! В этом подробном руководстве мы рассмотрим различные типы солнечных элементов и обсудим плюсы и минусы каждого типа. От монокристаллических до поликристаллических и всего, что между ними, мы поможем вам понять различия между различными типами солнечных элементов и решить, какой тип лучше всего подходит для вас.

Типы солнечных батарей:

• Monocrystalline silicon cells
• Polycrystalline silicon cells
• Hetrojunction Technology (HJT)
• Bi-facial Cells
• Half-cell or cut cells
• Shingle solar cells

Введение

Фотоэлектрические элементы, широко известные как фотоэлектрические элементы, представляют собой тонкие слои чистого кремния, пропитанные небольшим количеством других элементов, таких как бор и фосфор. Под воздействием солнечного света они производят небольшое количество электроэнергии.

Они существуют с 1950-х годов и первоначально использовались в качестве источника энергии для спутников в космосе. С тех пор их цены неуклонно снижались с 40 000 долларов за ватт в начале 1960-х годов до 1 доллара за ватт или меньше сегодня.
Фотоэлектрические элементы являются эффективным и долговечным источником энергии и отличной альтернативой традиционным источникам энергии, таким как уголь и газ. Существует много различных типов солнечных элементов — монокристаллические, поликристаллические и аморфные, и это лишь некоторые из них.
Монокристаллические солнечные элементы изготовлены из монокристаллов кремния и обеспечивают превосходный уровень эффективности.
Поликристаллические солнечные элементы изготавливаются из множества кристаллов меньшего размера и, как правило, более экономичны, чем монокристаллические элементы.
Аморфные солнечные элементы, с другой стороны, используют слои очень тонкого полупроводникового материала вместо кристаллических структур, что делает их более дешевыми, но менее эффективными, чем другие типы солнечных элементов.

Техническое объяснение

Фотоэлектрический (PV) элемент представляет собой тонкий полупроводниковый сэндвич, состоящий из слоя высокоочищенного кремния. Этот кремний слегка легирован бором с одной стороны и фосфором с другой. Это легирование создает либо избыток, либо дефицит электронов, которые называются P- и N-слоями соответственно. Когда эти слои подвергаются воздействию солнечного света, фотоны отбивают часть лишних электронов. Это вызывает разницу напряжений между двумя сторонами пластины, которая обычно составляет около полувольта в кремнии. Затем к обеим сторонам пластины прикрепляются металлические контакты, и к контактам подключается внешняя цепь. Это позволяет электронам проходить через металлические проводники, а не через тонкий слой кремния, создавая ток и замыкая цепь. Поскольку фотоэлектрические элементы не имеют накопительной емкости, они действуют как электронный насос, преобразуя солнечную энергию в электрическую.

Монокристаллические кремниевые элементы

Производство монокристаллических кремниевых элементов — это процесс, аналогичный тому, который используется для производства транзисторов и интегральных схем, он разработан, оптимизирован и чист. Монокристаллические ячейки выглядят как темно-синее стекло из-за синего цвета кристаллов кремния. Эта технология деградирует очень медленно, обычно на 0,25–0,5% в год.

Поликристаллические кремниевые элементы

В этом производственном процессе чистый расплавленный кремний разливается в цилиндры, а затем нарезается на пластины из большого блока поликристаллического кремния. Эти клетки состоят из множества кристаллических структур, которые образуют узор на поверхности клетки. Поликристаллические элементы немного ниже по эффективности преобразования по сравнению с монокристаллическими элементами, но процесс производства менее требователен, поэтому затраты немного ниже. КПД модуля в среднем составляет около 15–16% при солнечном свете на провод. Деградация очень медленная и постепенная, подобная деградации монокристалла. Кристаллы имеют толщину примерно 1 сантиметр (две пятых дюйма), а мультикристаллические узоры отчетливо видны на темно-синей поверхности ячейки.

Легирование и сборка модулей такие же, как для поли- и монокристаллических модулей.

Технология гетероперехода Hetrojunction

В последние годы популярность гетеропереходной технологии резко возросла благодаря ее более высокой эффективности и низкой стоимости. Эта технология сочетает в себе технологии кристаллических и тонкопленочных солнечных элементов для создания ячеек со слоем аморфного кремния толщиной всего несколько нанометров. Ультратонкий слой аморфного кремния действует как электрический изолятор между двумя материалами элементов, обеспечивая более эффективный поток тока, чем традиционные монокристаллические элементы. Солнечные элементы с гетеропереходом также могут использовать полупроводники n-типа вместо традиционного p-типа. Полупроводники N-типа менее склонны к загрязнению, что обеспечивает более высокую эффективность и более надежную работу. Несмотря на свои преимущества, солнечные элементы с гетеропереходом все же имеют некоторые недостатки.
Тонкопленочный слой не так прочен, как более толстый монокристаллический слой, поэтому клетки необходимо защищать от повреждений. Кроме того, элементы гетероперехода требуют сложных производственных процессов, масштабирование которых может быть затруднено. В целом, технология гетероперехода имеет много преимуществ по сравнению с традиционными монокристаллическими элементами, но важно взвесить все за и против, прежде чем решить, какой тип солнечных элементов лучше всего подходит для вашего проекта.

Двусторонние клетки Bi-facial

Преимущества двусторонних ячеек включают повышенную энергоэффективность и снижение затрат, поскольку они позволяют генерировать больше энергии на меньшей площади, чем традиционные монокристаллические или поликристаллические ячейки. Это может сделать их привлекательными для жилых установщиков, которые имеют ограниченное пространство. С точки зрения установки, двусторонние ячейки могут быть установлены как друг на друга, так и в отдельной системе, чтобы иметь возможность ориентировать их по солнцу. Обратной стороной двусторонних элементов является то, что они дороже традиционных солнечных элементов, но в долгосрочной перспективе они все равно могут быть экономически эффективными.

В целом, двусторонние элементы могут обеспечить более эффективное поглощение энергии, чем монокристаллические или поликристаллические элементы, что позволяет производить больше энергии в меньшем пространстве. Они также имеют дополнительный бонус: они способны поглощать отраженный свет, что может быть полезно в определенных условиях. Однако они имеют более высокую цену, поэтому следует тщательно подумать, прежде чем инвестировать в эти типы ячеек.

Half-cell or cut cells

Полуэлементные Half-cell солнечные элементы состоят из подложки, такой как моно- или поликристаллический кремний, а электрические соединения между ними выполняются металлическими лентами. Разрезая элементы пополам, это позволяет производителям уменьшить последовательное сопротивление элементов и количество контактных пальцев, необходимых для электрического соединения, что приводит к повышению эффективности.

Использование полуэлементов позволило производителям достичь максимального показателя эффективности до 21,7%, что выше традиционного показателя эффективности 17-18% монокристаллических или поликристаллических элементов. Однако за повышение эффективности приходится платить, поскольку эти солнечные элементы, как правило, дороже, чем их традиционные аналоги.

Несмотря на дополнительные затраты, многие домовладельцы и предприятия пользуются повышенной эффективностью, устанавливая солнечные панели с полуэлементами, чтобы максимизировать производство энергии. Технология полуэлементов также используется в коммерческих солнечных фермах, чтобы увеличить выработку энергии и сделать их более эффективными.

Shingle solar cells

Этот тип конфигурации позволяет выполнять проводку элементов иначе, чем в традиционных солнечных панелях. В то время как обычные солнечные панели имеют элементы, соединенные в несколько цепочек, солнечные модули с черепицей можно подключать параллельно, что уменьшает количество межсоединений. Кроме того, повышенная эффективность секционных ячеек снижает количество энергии, теряемой при передаче энергии от модулей к инвертору.

Благодаря своей уникальной конфигурации проводки солнечные элементы с черепицей также могут обеспечить большую гибкость при проектировании системы, поскольку они позволяют строить более крупные и сложные солнечные системы с меньшим количеством компонентов. Таким образом, солнечные элементы с черепичным покрытием становятся все более популярными среди монтажников, стремящихся максимизировать выходной потенциал своей системы.