Виды солнечных батарей: монокристаллические, поликристаллические, тонкопленочные

В солнечных регионах планеты, там где обычное электроснабжение обеспечить невозможно или нецелесообразно, а установка ветряка по какой-то причине не подходит, можно использовать солнечные панели (батареи). Наборы солнечных панелей большой мощности устанавливают на крышах частных домов, в садах, на морских судах, на фонарях. Для зарядки гаджетов и аккумуляторов в путешествии, для питания раций, — используют портативные солнечные батареи.

Солнечные батареи надежны, у них нет движущихся частей, они не подвержены механическому износу как ветряки, поэтому являются очень долговечными и способны безотказно служить своему владельцу на протяжении десятков лет. Давайте рассмотрим, какие бывают солнечные батареи, основные их виды.

Монокристаллические солнечные батареи

Монокристаллические солнечные панели имеют традиционный черный или темно-синий оттенок. Такие панели обрамлены алюминиевым каркасом, и покрыты ударопрочным стеклом.

Монокристаллические солнечные батареи производят только из чистого кремния. Расплав чистого кремния медленно отвердевает при контакте с затравкой, так получается цилиндрическая отливка монокристалла кремния диаметром около 20 см и до 2 метров длиной.

Полученный слиток чистого кремния разделяют на пластинки толщиной около 300 мкм каждая. КПД таких элементов достигает 19%, поскольку в данной многструктуре атомы выстроены таким образом, что обеспечивают электронам более высокую подвижность, соответственно и батареи из них показывают более высокую энергоэффективность.

Пластинки оснащены металлическими электродами в виде сеток. Обычно отдельные элементы монокристаллических батарей имеют форму квадратов со срезанными углами.

Данные элементы достаточно эффективны, промышленные образцы показывают реальный КПД в районе 16%, поэтому элементы данного типа стоят дороже в пересчете на 1 ватт, чем поликристаллические. Срок их службы очень велик, может достигать 50 лет.

Поликристаллические солнечные батареи

Поликристаллические солнечные батареи ярко синего цвета стоят заметно дешевле монокристаллических. Элементы для них изготавливаются не из монокристалла кремния, поэтому атомы кремния выстроены здесь случайным образом.

Сейчас средний КПД поликристаллической панели находится в районе 13-15%. Однако в силу широкой доступности, элементы именно данного типа очень распространены у потребителей, которые хотят получить доступ к солнечной энергии как можно дешевле.

Большой минус поликристаллических элементов заключается в том, что они проявляют крайнюю хрупкость при транспортировке. Их максимальный срок службы 25 лет. Процесс промышленного производства поликристаллических элементов со временем совершенствуется, поэтому есть надежда, что в будущем они догонят по КПД монокристаллические.

Тонкопленочные солнечные батареи

Тонкопленочные солнечные батареи более дешевы в производстве, чем монокристаллические и поликристаллические кремниевые. В их основе полимерные пленки, аморфный кремний, алюминий, теллурид кадмия и прочие полупроводники, которые уже применяются при производстве походных зарядных устройств для гаджетов, в форме складных солнечных батарей небольшого размера.

Батареи данного типа занимают в 2,5 раза большую площадь, чем кристаллические при той же мощности, но они способны работать даже в пасмурную погоду при рассеянном свете во время облачности, причем батареи могут быть размещены не только на его крыше здания, но даже на его стенах. Поэтому применение тонкопленочных батарей оправдано при возведении относительно крупных солнечных электростанций когда под их размещение доступна необходимая площадь.

Именно тонкопленочные панели пользуются сегодня особой популярностью в системах, работающих в промышленных масштабах с grid-tie инверторами, подающими электричество в общую сеть. Данным системам необходим высоковольтный контроллер и специальный инвертор, отличающийся от обычных домашних, какие используются с привычными монокристаллическими и поликристаллическими батареями.

Тонкопленочные солнечные батареи из аморфного кремния хотя и имеют в среднем КПД 7%, но при этом они наименее затратны в плане стоимости производства из всех солнечных панелей. Теллурид кадмия показывает средний КПД 11%, и стоит немного дороже батарей из аморфного кремния. Солнечные батареи на основе меди, индия, галлия и селена — наиболее эффективные батареи из тонкопленочных, их КПД достигает 15%