Монокристаллические солнечные батареи

Монокристаллические солнечные батареи производят на базе монокристаллического кремния. Это позволяет достичь максимального эффекта преобразования солнечных лучей в электроэнергию (КПД = 16 – 18%). Это наиболее востребованный вид электростанций для загородных домов и предприятий. В статье описывается принцип работы монокристаллических солнечных батарей, их разновидность, преимущества и недостатки.

Монокремний

Основой для данного вида батарей служит монокристаллический кремний. Степень выработки электроэнергии зависит от его чистоты. Т.е., чем упорядоченнее его структура, тем больше он вырабатывает энергии.

Минерал податлив. Его крошат, переплавляют, даже выращивают. Но искусственное производство стоит очень дорого и пока его невыгодно производить.

Но чистота кристалла не всегда является основным фактором. На степень выработку электричества влияют совокупность технических данных солнечной батареи:

• общая площадь кристаллической поверхности;
• насколько экономно работает устройство;
• качество оборудования.

Но монокристаллический кремний всё равно считается основным питающим элементом.

Каждый фотоэлемент отлит из цельного цилиндрического куска материала. Его обрезают со всех сторон для придания формы и монтируют в каждую ячейку панелей.

Где используются

Монокристаллические батареи обладают хорошим КПД, потребляют тепло даже при облачной погоде и поэтому используются как для жилых домов, так и в промышленности. Но из-за своей дороговизны многие предприятия предпочитают поликристаллические аналоги.

Преимущества и недостатки

Конструкция сложная, обладает собственными характеристиками. Имеет свои преимущества и недостатки.

Плюсы:

• высокая производительность электроэнергии;
• небольшие размеры панелей (в отличие от поликристаллических аналогов);
• экологически безопасные (при выработке энергии все отходы сводятся к минимуму);
• на рынке встретить бракованную модель очень тяжело;
• долговечность (при правильной эксплуатации одна батарея послужит от 25 до 30 лет).

Минусы:

• высокая стоимость солнечных батарей;
• повышенная хрупкость;
• зависимость от ярких дней;
• панели должны быть в идеальной чистоте, а вся поверхность на свету, иначе небольшая грязь или тень может нарушить всю подачу энергии.

Какую модель выбрать

Выбирая монокристалл, рекомендуется руководствоваться следующими предписаниями.

1. Объём потребляемой энергии. Необходимо рассчитать, какое напряжение вырабатывает электростанция, и сколько потребляет здание и все находящиеся внутри приборы. Оптимальным вариантом считается 40 – 80% потребляемой солнечной энергии.
2. Панель должна подходить под требования здания. Зона проживания, длительность дня, частоту облачных или туманных дней. Для этого специалистами делается специальный расчёт.
3. Технические характеристики. Всегда обращайте на это внимание (КПД, материал, ёмкость аккумуляторов, срок эксплуатации и т.д.).

Батареи для дома

Выбирая панели для дома, следует обращать внимание на следующие факторы.

1. Монокристалл подойдёт для загородных домов с небольшой площадью.
2. Конструкцию монтируют чаще на крышу, т.к. особенность материала – это ровный прямоугольник (или квадрат). Но, если особенность крыши не позволяет установить панель на неё, рекомендуется использовать панели из гнущегося аморфного камня.
3. Мощность определяется следующим образом. Вначале прикидывается, сколько мощности будет потреблять здание (обычно рассчитывают по счетам за электричество). Затем определяется, какое количество из этих показателей будут отбивать альтернативные источники. Например: за 1 месяц клиент тратит до 300 кВт/ч. Если взять калькулятор и рассчитать этот объём, тогда в день получается клиент тратит до 10 кВт/ч. и 3600 кВт/ч за 1 год. Если дом находиться в солнечном регионе, с минимальной частотой туманных и облачных дней, тогда рекомендуется брать станцию с мощностью 1 кВт. Она будет приблизительно вырабатывать до 1300 кВт в год.
4. Инвентор следует использовать автономный, если сеть не выдаёт 220 В. Таким образом энергия будет равномерно распределять энергию между аккумуляторами и нагрузками. Но, если погода позволяет использовать резерв, остановитесь на сетевом инвенторе.
5. Тип контроллера заряда зависит от мощности выдаваемой электроэнергии. Если солнечная батарея выделяет больше 1 кВт, тогда рекомендуется использовать МРРТ, т.к. он будет поглощать около 20% мощности. Но для маломощных моделей подойдёт ШИМ.
6. Аккумулятор используется для того, чтобы накапливать излишек электроэнергии. Это экономный вариант, который позволяет питать дом, когда тепла не хватает.

Любые аккумуляторные батареи плохо переносят перепады температуры (от +45 до -20^оС). Поэтому солнечные панели запрещено устанавливать возле открытого источника тепла. Избегайте попадания влаги на аккумулятор.

Какие проблемы могут возникнуть во время эксплуатации

Основная проблема солнечной энергии заключается в том, что со временем монокристаллы теряют свою мощность.

Начальная деградация – это когда фотоэлементы лишаются своей мощности в первые часы эксплуатации. Изнашивание фотоэлементов зависит от качества материала и чистоты кристалла.

К сожалению у монокристаллов этот эффект выражен сильнее, чем у поликристаллических аналогов.

Линейная деградация проявляет себя в течение всего срока службы. Через 30 лет непрерывной службы около 20% фотоэлементов приходят в непригодность.

Нагрев возникает не только от солнца. Ток так же вырабатывает тепло. А как известно – монокристалл деформируется при повышении температуры. Обращайте внимание на инструкцию. Там указана максимальная мощность при температуре в 25^оС.

Плохая освещённость. Установка солнечных батарей на монокристалле не всегда отвечает требуемым запросам. Например, в облачных или туманных регионах выработка электроэнергии будет значительно уменьшаться.

В плохую погоду «голубой свет», который не отражается от облаков полостью доходит до кристаллов.

В этом случае специалисты рекомендуют установить электростанцию с аккумулятором. В яркий солнечный день излишек энергии будет накапливаться в резерве. А когда е будет ощутимо не хватать, забирать из запасов.

Эти нюансы необходимо учитывать при покупке солнечной электростанции.

Под каким углом устанавливать панели

Производительность системы преобразования тепловой энергии в солнечную зависит от нескольких факторов:

• тепловое нагревание поверхности;
• угол падения солнечных лучей;
• чистота монокристаллической поверхности;
• погоды.

Исходя из этих показателей, угол должен быть прямой (т.е. 90^о). Но уже сейчас за дополнительную плату можно купить специальное оборудование, которое будет следить за солнцем, увеличивая КПД электростанции. Но здесь есть небольшие подводные камни. Постоянный нагрев может подплавить фотоэлементы. Поэтому, в таких системах монтируются устройства, позволяющие охлаждать поверхность с помощью воздушных потоков.

В пасмурную погоду панели продолжают собирать тепло и преобразовывать её в электричество. Но её вырабатывается меньше.

Монокристаллические солнечные батареи – это экономный вариант для солнечных регионов. Они отливаются из монокристаллического кремния. Панели выделяют достаточное количество энергии, чтобы обеспечить электричеством весь дом. Но от большой температурной нагрузки они могут деформироваться, т.к. сам материал очень податливый. Чтобы этого не произошло, необходимо устанавливать дополнительную систему проветривания и держать подальше от открытого огня.