Размеры солнечных батарей и другие их параметры: на что необходимо обратить внимание?
В предварительном расчете любой СЭС одной из важнейших характеристик являются размеры солнечных батарей. Исходя из длины, ширины и общего количества этих элементов будет определяться конфигурация их размещения на крыше или участке. Не менее принципиален и ряд других параметров – тип полупроводникового материала ячеек, категория качества, мощность панелей и станции в целом, и т.д. Поэтому перед покупкой следует внимательно изучить все основные показатели.
Площадь солнечной батареи и габариты отдельных ячеек
Гелио модуль представляет собой гибкую или жесткую конструкцию прямоугольной формы, основу которой составляют ряды полупроводниковых ячеек. Каждая из них генерирует напряжение около 0,5-0,6V и может иметь различные типоразмеры. Наиболее распространены следующие варианты габаритов (в миллиметрах):
- 52 × 19;
- 52 × 38;
- 52 × 150;
- 80 × 150;
- 26 × 156;
- 125 × 125;
- 156 × 156.
Например, модуль Sunways ФСМ-270П из 60 ячеек (по 10 в длину и 6 – ширину) размером 156 × 156 мм каждая имеет размеры, с учетом рамы, 1640 × 992 мм. Площадь такой солнечной панели составит чуть больше 1,6 м2.
При монтаже необходимо устанавливать модули таким образом, чтобы не допустить частичного затенения одним рядом батарей соседнего. В связи с этим на одну панель 250 – 400 ватт обычно выделяется 1,5 - 2 квадратного метра пространства.
Устройство солнечной панели
Конструктивно каждый модуль состоит из следующих составляющих:
- жесткая или гибкая подложка;
- несколько рядов уложенных вплотную полупроводниковых ячеек, разделенных токопроводящими дорожками;
- рама по периметру, удерживающая ячейки вместе (в некоторых современных моделях отсутствует);
- полностью герметичное, защитное поверхностное стеклянное или полимерное покрытие с антибликовыми свойствами;
- выходные кабели для подключения к соседним модулям и электрической сети.
От размера и КПД солнечных батарей зависит их совокупная мощность. В настоящий момент выпускаются панели от десятых долей до 500 ватт. Наиболее легкие и компактные варианты используются в небольших автономных устройствах – часах, фонариках, туристических «кейсах» и т.д. Полноразмерные крупные модули служат основой частных и промышленных солнечных электростанций производительностью от нескольких сотен до миллионов киловатт-часов.
Виды солнечных батарей и их особенности
На эффективность фотоэлектрических ячеек огромное влияние оказывает тип полупроводника, отвечающего за преобразование излучения в электрический ток. Сегодня на рынке преобладают панели, созданные на базе:
- монокристаллического кремния Mono-Si;
- поликристаллического кремния Poli-Si.
Значительно реже в устройстве солнечных панелей применяются малопроизводительный аморфный кремний, редкоземельные элементы (например, теллурида кадмия Cd-Te) и дорогостоящие «аэрокосмические» германиево-галлиевые батареи типа CIGS. На стадии прототипов активно исследуется фотовольтаика следующего поколения, с использованием органики и минеральных перовскитов.
1. Монокристаллические.
Изготавливаются из выращенных методом Чохральского кремниевых кристаллов высокой степени очистки. Выдают максимальный КПД 22-24% при идеальных условиях освещения – ярком солнце, ориентации на юг и оптимальных углах наклона. Рекомендуются к установке в наиболее солнечных регионах на крышах домов и земляных участках, позволяющих провести размещение, близкое к оптимальному. Эффективный срок службы 25-30 лет.
2. Поликристаллические.
Отличаются от монокристаллов другим методом кристаллизации. Технология выращивания делает рабочую поверхность не гладкой, а «игольчатой». Это несколько снижает продуктивность поглощения при прямом солнце, но повышает (по данным многих исследований) производительность в не самых благоприятных условиях. При работе в средней полосе, при неидеальном положении относительно солнца среднегодовая генерация солнечных панелей данного вида с КПД 18-20% лишь немного уступает Mono-Si. Срок службы составляет 20-25 лет, но цена таких батарей на 8-10% ниже.
3. Тонкопленочные.
Такие виды солнечных панелей последних поколений тоньше и легче классических моделей, за счет гибкости могут устанавливаться на криволинейные поверхности. Они наименее чувствительны к ухудшению условий освещения и обладают самым низким температурным коэффициентом. Максимально удобны в миниатюрных мобильных солнечных станциях, активно используются автотуристами и любителями многодневных походов пешком или на лодках.
Категории качества фотоэлектрических панелей
Помимо размера, номинальной мощности и КПД солнечных батарей, критически важной характеристикой является качество их исполнения. На гелио рынке по данному показателю модули делятся на четыре категории.
Первая – Grad A.
Характеризуется наивысшим качеством. Производится компаниями из всемирно известного ТОП рейтинга TIER-1 от Bloomberg. Отличительные черты:
- минимальная степень деградации ячеек со временем;
- идеальная внутренняя кристаллическая структура;
- однородная поверхность без цветовых перепадов и дифракционной картины;
- полное отсутствие сколов, микротрещин и скрытых дефектов.
Вторая – Grad B
Первой категории солнечных батарей по характеристикам уступает незначительно. Отличается:
- наличием небольших перепадов насыщенности цветового оттенка;
- несколько большей скоростью деградации.
Производители – менее престижные, но хорошо зарекомендовавшие себя на рынке компании, преимущественно из юго-восточной Европы, Турции и Китая.
Третья – Grad С
Категория представлена панелями «no name» фирм из Поднебесной или европейской б/у продукцией. Характерные признаки:
- визуально различимые небольшие поверхностные дефекты;
- цветовая неоднородность поверхности;
- невысокий срок эксплуатации.
Несмотря на существенно сниженную стоимость, для полноценных новых СЭС использовать такую продукцию не рекомендуется.
Четвертая – Grad D
Включает все виды солнечных батарей с низким КПД и непредсказуемым сроком службы. Отличительные черты:
- большое количество явных дефектов;
- некачественная пайка;
- сильные перепады цвета.
Ввиду невозможности оценить эффективность и длительность использования, покупка нежелательна даже для второстепенных целей. Приобретаются обычно на запчасти.
Солнечные батареи – прочие важные характеристики
Среди прочих наиболее принципиальных параметров фотоэлектрических панелей выделяют следующие показатели.
1. Толеранс.
Представляет собой допустимое положительное и отрицательное отклонение от номинальной мощности. Например, обозначение 300 3 Вт означает толеранс, соответствующий 1%.
2. Температурный коэффициент.
Одной из особенностей полупроводниковых ячеек является снижение эффективности при сильном перегреве панелей. Для элементов на базе кремния падение составляет около 0,4-0,5% на каждый градус выше 25°C. Под прямыми лучами летнего солнца рабочая поверхность способна нагреваться до 65-75°C, что соответствует снижению КПД на 20-25%. Редкоземельные солнечные батареи малочувствительны к высоким температурам, их температурный коэффициент в несколько раз ниже.
Диапазон рабочих температур всех типов высококачественных модулей примерно одинаков и колеблется в пределах от – 45°C до +90°C.
3. Уровень деградации LID.
С течением времени фотоэлектрические ячейки постепенно теряют свою эффективность. На графике процесс деградации выглядит как гиперболическая кривая. У качественных панелей категории Grad A падение производительности составляет 2-3% в первый год, до 10% за 10 лет и до 20% спустя 25-30 лет. Солнечные батареи не столь высокого качества деградируют быстрее.
4. Фотоэлектрическая чувствительность к интенсивности освещения.
Худшими показателями в этой категории обладают монокристаллические ячейки, у которых снижение эффективности при падении яркости освещения максимально. Поликристаллические элементы на 3-4% менее чувствительны.
5. Удельная эффективность.
Измеряется как отношение номинальной мощности к единице площади. У монокристаллов она максимальна, поскольку эти солнечные панели характеризуются наивысшим КПД и сроком эксплуатации. Для достижения тех же показателей СЭС на базе Poli-Si потребуется большая площадь и размеры отдельных модулей.
6. Защитное покрытие.
В дешевых моделях лицевая рабочая сторона закрывается обычным стеклом. Дорогостоящие модули премиального класса комплектуются сверхпрочной каленой разновидностью. Сами ячейки покрываются специальной пленкой EVA, а тыльная часть батареи – полиэтиленом высокой плотности ПЭТ.
Похожие статьи
Нужен совет?
Если вам сложно определиться с выбором, напишите нам через форму обратной связи
Помочь найти?
Если вы не нашли то, что искали, воспользуйтесь поиском по магазину