Η πρακτική της χρήσης μονοκρυσταλλικών και πολυκρυσταλλικών φωτοβολταϊκών πλαισίων σε ηλιακούς συλλέκτες

Το άρθρο εξετάζει την πρακτική χρήση μονοκρυστάλλων πυριτίου στην παραγωγή διαφόρων τύπων σύγχρονων ηλιακών κυψελών, καθώς και τις διαφορές μεταξύ αυτών των υπαρχόντων τύπων ηλιακών πλαισίων.

Πολλοί άνθρωποι στη γη εξακολουθούν να εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από πηγές ενέργειας όπως το αέριο, τα καυσόξυλα, το μαζούτ, η κηροζίνη κ.λπ., που βλάπτουν περαιτέρω το περιβάλλον. Επομένως, η εισαγωγή εναλλακτικών πηγών ενέργειας στη ζωή τους, όπως ο άνεμος, η ηλιακή ακτινοβολία, η υδροηλεκτρική ενέργεια, τους ωφελεί και τους δύο από οικολογική, ηθική και οικονομική άποψη.

Στη μελλοντική ανάπτυξη της ανθρωπότητας, οι μη ανανεώσιμες πηγές ενέργειας πιθανότατα θα εγκαταλείψουν τον ενεργειακό στίβο για την παροχή τους και τη θέση τους θα πάρουν ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΕΣ ΠΗΓΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ, όπως η αιολική, η υδροηλεκτρική και η ηλιακή ενέργεια. Πρόκειται για την ενέργεια της ηλιακής ακτινοβολίας και τη δυνατότητα χρήσης της από τους ανθρώπους και θα μιλήσουμε μαζί σας σήμερα στο άρθρο μας.

Τι είναι τα μονοκρυσταλλικά και τα πολυκρυσταλλικά φωτοβολταϊκά πλαίσια;

Επί του παρόντος, από όλους τους τύπους ηλιακών κυψελών, τα πιο διαδεδομένα στον πληθυσμό είναι τα ηλιακά πάνελ: μονοκρυσταλλικά και πολυκρυσταλλικά, τα τελευταία από τα οποία συχνά ονομάζονται επίσης "πολυκρυσταλλικά ηλιακά πάνελ".

Μονοκρυσταλλικά πάνελ.

Ένα δομικά μονοκρυσταλλικό πάνελ αποτελείται από δεκάδες πυρίτιο Φ/Β μονάδεςσυλλέγονται σε ένα πάνελ. Αυτά τα φωτοβολταϊκά στοιχεία είναι τοποθετημένα σε ένα αξιόπιστο και ανθεκτικό περίβλημα από fiberglass που παρέχει καλή προστασία για αυτά τα φωτοβολταϊκά στοιχεία, τόσο από τη σκόνη όσο και από την ατμοσφαιρική υγρασία.

Ένας τέτοιος σχεδιασμός ηλιακών πάνελ τους επιτρέπει να εργάζονται σε διάφορες συνθήκες — τόσο στη θάλασσα όσο και στη στεριά. Ο μετασχηματισμός της ηλιακής φωτεινής ενέργειας των ηλιακών συλλεκτών σε ηλεκτρική ενέργεια συμβαίνει λόγω του φωτοηλεκτρικού αποτελέσματος της μετατροπής ενέργειας στα φωτοβολταϊκά πλαίσια των ίδιων των ηλιακών συλλεκτών.

Το υλικό για την παραγωγή μονοκρυσταλλικών ηλιακών συλλεκτών είναι το υπερκαθαρό πυρίτιο, το οποίο χρησιμοποιείται επίσης για την παραγωγή συσκευών ημιαγωγών στην ηλεκτρονική και έχει υιοθετηθεί καλά από τη σύγχρονη βιομηχανία. Οι ράβδοι μονοκρυστάλλου πυριτίου, σιγά σιγά μεγαλώνουν «και έλκονται από το τήγμα του πυριτίου, στη συνέχεια κόβονται σε κομμάτια πάχους 0,2-0,4 mm και χρησιμοποιούνται ήδη μετά την επακόλουθη επεξεργασία τους για την παραγωγή φωτοβολταϊκών στοιχείων που σχηματίζουν ηλιακή ενέργεια πάνελ.

Η πρακτική της χρήσης σύγχρονων ηλιακών συλλεκτών δείχνει ότι εδώ και πολλά χρόνια υπάρχει ένα από τα πιο δημοφιλή και περιζήτητα στον κόσμο - τα μονοκρυσταλλικά ηλιακά πάνελ. Η απόδοση των μονοκρυσταλλικών πάνελ είναι περίπου 15-17%.

Πολυκρυσταλλικά πάνελ.

Όταν το τήγμα του πυριτίου ψύχεται αργά, λαμβάνεται πολυκρυσταλλικό πυρίτιο από αυτό, το οποίο χρησιμοποιείται για την κατασκευή πολυκρυσταλλικών ηλιακών συλλεκτών. παρά στην παραγωγή μονοκρυσταλλικού πυριτίου και, κατά συνέπεια, τέτοια ηλιακά κύτταρα είναι φθηνότερα. Ωστόσο, ένα σημαντικό μειονέκτημα του πολυκρυσταλλικού πυριτίου είναι ότι έχει περιοχές με κοκκώδη όρια που υποβαθμίζουν ελαφρώς την ποιότητά του.

Ο σκελετός των πολυκρυσταλλικών ηλιακών κυψελών (modules) είναι κατασκευασμένος από αλουμίνιο και επικαλυμμένος με ειδικό αντιδιαβρωτικό μείγμα, το οποίο είναι μαύρο. Η υψηλή ποιότητα και η ανθεκτικότητα μιας τέτοιας κατασκευής επιτυγχάνεται εδώ με τη σταθερή στερέωση του φύλλου στο πίσω μέρος κάθε πλαισίου και τη στεγανοποίηση των άκρων. Όλα τα στοιχεία ενός πολυκρυσταλλικού ηλιακού πάνελ καλύπτονται με ειδικό laminate, ανθεκτικό στις ακραίες θερμοκρασίες, καθώς και στις επιπτώσεις του χιονιού και της βροχής.

Για να απαντήσετε στο ερώτημα ποιος είναι καλύτερος — οι «μονο» ή «πολυ» κρύσταλλοι και, κατά συνέπεια, οι τύποι των ηλιακών κυψελών, πρέπει πρώτα να κατανοήσετε τις διαφορές και τις ομοιότητές τους.

Οι κύριες διαφορές μεταξύ «μονο» και «πολυ» κρυσταλλικών τύπων ηλιακών κυψελών.

1. Η κύρια και θεμελιώδης διαφορά μεταξύ αυτών των δύο τύπων ηλιακών κυψελών είναι η αποτελεσματικότητά τους στη μετατροπή της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική. Τα σημερινά μονοκρυσταλλικά πάνελ κατά τη μαζική παραγωγή έχουν απόδοση μετατροπής ηλιακής ενέργειας έως και 22% το πολύ και αυτά που χρησιμοποιούνται στη διαστημική τεχνολογία ακόμη και έως 38%. Αυτό οφείλεται στην καθαρότητα της πρώτης ύλης μονοκρυστάλλου πυριτίου, η οποία σε τέτοιες μπαταρίες φτάνει σχεδόν το 100%.

Για πολυκρυσταλλικά πάνελ που διατίθενται στο εμπόριο, η απόδοση της μετατροπής της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική είναι πολύ χαμηλότερη από αυτή των μονοκρυσταλλικών πάνελ και είναι το πολύ 18%. Τέτοιοι δείκτες χαμηλής απόδοσης για αυτόν τον τύπο μπαταριών οφείλονται στο γεγονός ότι για την παραγωγή τους δεν χρησιμοποιείται μόνο καθαρό πρωτογενές πυρίτιο, αλλά και πρώτες ύλες από ανακυκλωμένα ηλιακά κύτταρα κ.λπ. Ελαφρύ, έτσι με την ίδια ισχύ διαφορετικών τύπων μπαταριών - το μέγεθός τους θα είναι μικρότερο.

2. Όσον αφορά την εμφάνιση - προσέξτε τα παρακάτω. Τα μονοκρυσταλλικά ηλιακά πάνελ έχουν στρογγυλεμένες γωνίες και επίπεδη επιφάνεια. Η στρογγυλότητα των σχημάτων τους σχετίζεται εδώ με το γεγονός ότι το μονοκρυσταλλικό πυρίτιο κατά την παραγωγή του λαμβάνεται σε κυλινδρικά κενά. Οι κυψέλες πολυκρυσταλλικών ηλιακών πλαισίων έχουν τετράγωνο σχήμα επειδή τα κενά τους κατά την κατασκευή είναι επίσης τετράγωνα. Από τη δομή του, το χρώμα των πολυκρυστάλλων είναι ετερογενές, επειδή η σύνθεση του πολυκρυσταλλικού πυριτίου είναι επίσης ετερογενής και περιλαμβάνει πολλά διαφορετικά κρυσταλλικό πυρίτιο, καθώς και μια μικρή ποσότητα ακαθαρσιών.

3. Όσον αφορά την πολιτική τιμών των ηλιακών πλαισίων, οι ηλιακές κυψέλες μονοκρυσταλλικού πυριτίου είναι ελαφρώς ακριβότερες (κατά περίπου 10%) από την τιμή των ηλιακών κυψελών πολυκρυσταλλικού πυριτίου — αν λάβουμε, φυσικά, τη χωρητικότητά τους. Όπως πιθανότατα έχετε ήδη καταλάβει, το υψηλό κόστος των μονοκρυσταλλικών ηλιακών κυψελών σχετίζεται κυρίως με την πιο ακριβή διαδικασία κατασκευής και καθαρισμού του αρχικού μονοκρυσταλλικού πυριτίου.

Συμπέρασμα.

Συνοψίζοντας λίγα από όσα ειπώθηκαν, μπορούμε να υποθέσουμε ότι οι κύριες παράμετροι με τις οποίες επιλέγουμε ηλιακές μπαταρίες για την ηλιακή μας μονάδα παραγωγής ενέργειας, για παράδειγμα, για μια εξοχική κατοικία — δεν εξαρτώνται από τον τύπο των φωτοβολταϊκών κυψελών που χρησιμοποιούνται σε αυτές. Αν θέλουμε μια πιο οικονομική έκδοση, τότε η επιλογή μας θα πέσει σε πολυκρυσταλλικές ηλιακές μονάδες — οι οποίες, με την ίδια ισχύ, θα είναι ελαφρώς μεγαλύτερες σε εμβαδόν από τις μονοκρυσταλλικές μονάδες, αλλά είναι ελαφρώς φθηνότερες. Το ίδιο το χρώμα της επιφάνειας των ηλιακών συλλεκτών δεν παίζει κανένα ρόλο στην επιλογή τους, να το έχετε υπόψη σας!

Ας πούμε λίγα λόγια ακόμα για τη χρήση των ηλιακών συλλεκτών στον κόσμο από τους τύπους τους. Στην πρώτη θέση εδώ, με όγκο πωλήσεων 52,9%, υπάρχουν φθηνότεροι πολυκρυσταλλικοί ηλιακοί συλλέκτες, ενώ στη δεύτερη θέση, σε επίπεδο πωλήσεων, ανήκουν τα πάνελ μονοκρυσταλλικού πυριτίου, που είναι περίπου 33,2% στην αγορά. Οι άμορφοι και άλλοι ηλιακοί συλλέκτες βρίσκονται στην τρίτη θέση όσον αφορά τις πωλήσεις και η αναλογία τους προς τις συνολικές πωλήσεις της αγοράς είναι 13,9% (δεν τα λάβαμε υπόψη στο άρθρο).