Насколько эффективны солнечные панели?

 

От бытовых солнечных систем иуличное освещениедо крупных-электростанций-и от кристаллического кремния до тонко-пленочных технологий-эффективность фотоэлектрического преобразования солнечных панелей существенно различается в зависимости от типа и применения. Опираясь на отраслевые данные и технологические разработки, в этой статье представлен четкий обзор современных уровней эффективности типичных солнечных панелей и того, как они работают в реальных-сценариях.

 

 1. Эффективность фотоэлектрического преобразования по типам Солнечные панели

1.1 Монокристаллические кремниевые фотоэлектрические панели 

Монокристаллические кремниевые фотоэлектрические панели обычно достигают эффективности преобразования около 18%. В лабораторных условиях и в высокотехнологичных коммерческих продуктах эффективность может достигать 24 %, что делает монокристаллический кремний одной из самых эффективных солнечных технологий, доступных в настоящее время. Однако такая производительность связана с относительно более высокими производственными затратами.

 

Благодаря герметизации закаленным стеклом и водонепроницаемой смолой эти панели обладают превосходной механической прочностью и устойчивостью к атмосферным воздействиям, а типичный срок службы составляет около 25 лет. Визуально монокристаллические элементы характеризуются закругленными углами (как показано ниже), что также является ключевой особенностью, отличающей их от элементов из поликристаллического кремния.

 

 

1.2 Поликристаллический кремнийФотоэлектрические панели

Фотоэлектрические панели из поликристаллического кремния производятся с использованием процессов, аналогичных процессам изготовления монокристаллических панелей, но они обеспечивают более низкую эффективность фотоэлектрического преобразования, обычно в диапазоне 16–18%. С точки зрения затрат поликристаллические панели выигрывают от более простого производственного процесса, более высокого использования кремниевого материала и более низкого энергопотребления, что исторически делало их более экономичным в производстве и привело к широкому распространению.

 

Однако если рассматривать эффективность и стоимость вместе, монокристаллические панели обычно обеспечивают лучшее соотношение производительности-и-цены. По внешнему виду поликристаллические ячейки имеют квадратную форму с острыми-углами, что четко отличает их от конструкции монокристаллических ячеек с закругленными-углами и позволяет легко визуально идентифицировать их (как показано ниже).

 

 

1.3 Тонкая-пленкаСолнечные панели

Представленная солнечными элементами из аморфного кремния (a-Si), тонкопленочная солнечная технология пошла по пути развития, фундаментально отличающемуся от пути развития элементов из кристаллического кремния с момента ее появления в 1976 году. Ее ключевые преимущества включают упрощенный производственный процесс, низкое потребление кремния и снижение энергопотребления во время производства. Одним из заметных преимуществ этой технологии является ее способность генерировать электричество в условиях низкой-освещенности, где потери производительности менее выражены, чем при использовании элементов из кристаллического кремния.

 

Однако солнечные элементы из аморфного кремния по-прежнему страдают от относительно низкой эффективности преобразования: текущий международный уровень составляет около 10%. Кроме того, их эффективность со временем имеет тенденцию значительно снижаться, что приводит к снижению долгосрочной-стабильности по сравнению с фотоэлектрическими панелями из кристаллического кремния.

 

 

2. Ключевые факторы, влияющиеСолнечные панели' Эффективность преобразования

2.1 Свойства материала

Материалы составляют основу фотоэлектрического преобразования, а их структурная чистота напрямую определяет верхний предел эффективности. В элементах кристаллического кремния монокристаллический кремний имеет высокоупорядоченную атомную структуру с минимальными дефектами, что позволяет электронам двигаться более свободно и обеспечивает максимальную эффективность. Поликристаллический кремний, напротив, содержит границы зерен, которые действуют как дефектные места, увеличивая рекомбинацию электронов и снижая общую эффективность.

 

Технологии тонких-пленок (такие как CIGS) во многом зависят от точного элементного состава и чистоты материала. Даже незначительные отклонения могут изменить характеристики светопоглощения-и привести к появлению центров рекомбинации, что в конечном итоге приведет к снижению эффективности преобразования.

 

2.2 Производство и клеточные технологии

Передовые клеточные технологии призваны уменьшить потери энергии и подавить рекомбинацию электронов.

• Технология PERC (пассивированный эмиттер и задняя ячейка) снижает рекомбинацию задней-поверхности за счет пассивации задней стороны, обычно повышая эффективность монокристаллических ячеек на 1–2 %.
• HJT (технология гетероперехода) сочетает в себе преимущества аморфного кремния и кристаллического кремния, обеспечивая эффективность более 25 %, а также меньшую деградацию благодаря низко-технологическому процессу производства.
• Конструкция MBB (много-шинная шина) повышает эффективность выработки электроэнергии за счет сокращения путей тока и снижения потерь на затенение, тем самым увеличивая активную площадь ячейки.

 

 

2.3 Условия окружающей среды

Факторы окружающей среды оказывают прямое влияние на эффективность солнечных панелей:

• Температура: при повышении температуры производительность полупроводников снижается. Для элементов из кристаллического кремния эффективность обычно снижается примерно на 0,45% на каждый градус увеличения.
• Солнечное излучение. Недостаточный солнечный свет (например, в пасмурные дни) напрямую снижает количество фотонов, доступных для возбуждения электронов. Частичное затенение также может вызвать эффект горячих-пятен, что значительно снижает выходную мощность и потенциально может повредить модуль.
• Загрязнение и влага. Пыль, грязь и влажность снижают светопропускание, косвенно снижая эффективность преобразования.

 

2.4 Практика эксплуатации и технического обслуживания

Уровень эксплуатации и обслуживания играет решающую роль в реальной-производительности:

• Чистота поверхности: Накопление пыли может снизить выработку электроэнергии на 6–9% из-за снижения светопропускания.
• Системы слежения. Одно-или двухосные-трекеры поддерживают оптимальную ориентацию панели, следуя за солнцем, увеличивая годовую выработку энергии на 15–30 %.
• Регулярные проверки. Регулярные проверки на предмет старения герметика, ослабления электрических соединений и других проблем помогают предотвратить ненужные потери энергии и обеспечить долгосрочную-надежность системы.

 

3. Как выбрать правильноеСолнечные панели

Выбор по типу панели:

Если экономическая-эффективность является главным приоритетом, панели из поликристаллического кремния станут практичным выбором.

 

Когда пространство для установки ограничено и требуется более высокая плотность мощности, более подходящими являются высокоэффективные монокристаллические кремниевые панели.

В условиях плохого освещения и относительно гибких требований к эффективности можно рассмотреть использование тонко-пленочных панелей-известных лучшими характеристиками при слабом-освещении-.

 

Выбор по эффективности преобразования:

Покупателям и конечным пользователям понимание рейтингов эффективности помогает принимать более обоснованные решения. Если взять в качестве примера солнечные уличные фонари, то выбор не должен основываться исключительно на яркости лампы; фактическая эффективность преобразования солнечной панели не менее важна.

 

 

Уличный фонарь на солнечных батареях, оснащенный монокристаллической панелью с КПД 24 %-по сравнению с аналогичным изделием с панелью с КПД 18 %-, будет заряжаться быстрее при тех же условиях солнечного света и обычно обеспечивает более длительное время автономной работы в пасмурные или дождливые дни. В долгосрочной перспективе это также приведет к повышению общей производительности и надежности.

 

При оценке комплексных характеристик солнечных систем уличного освещения ключевым техническим показателем является эффективность преобразования панелей. Yahua Lighting стремится использовать высокоэффективные и стабильные солнечные панели. Наш текущийосновные продуктыоснащены фотоэлектрическими панелями из монокристаллического кремния с эффективностью преобразования до 24%, что ставит их на передовые позиции в отрасли и обеспечивает пользователям превосходное производство энергии и надежную производительность резервного копирования.

 

Заключение

Эффективность фотоэлектрического преобразования солнечных панелей является постоянно развивающимся показателем. По мере появления новых технологий, передовых материалов и более разумных методов эксплуатации и технического обслуживания верхний предел эффективности будет продолжать повышаться. При выборе фотоэлектрических панелей важно учитывать эффективность, стоимость, срок службы и сценарии применения в целом, стремясь к наилучшему общему значению, а не сосредотачиваясь исключительно на показателях максимальной эффективности.

 

Если у вас есть особые требования к проекту или вы хотите узнать больше о конфигурациях продукта и деталях производительности, Yahua Lighting может предоставить индивидуальные технические решения и проверенные данные о производительности, которые помогут вам-принять решение.