Монокристаллические ячейки для солнечных батарей



В настоящее время основным материалом для изготовления серийных модулей солнечных панелей является кремний. Причин этому несколько. Прежде всего, кремний является полупроводниковым материалом p-n типа.

Кроме того, это один из самых распространенных полупроводниковых материалов. Он относительно дешев в производстве и просто обрабатывается. Технологические процессы производства изделий из кремния хорошо известны и отработаны. Поэтому сегодня основой для промышленного производства модулей солнечных батарей является кремний.

Конечно же, это не единственный материал с такими свойствами и, более того, не самый эффективный преобразователь солнечной энергии в электрическую. Некоторые материалы могут преобразовывать энергию значительно лучше силикатов. Однако производство, особенно в больших масштабах элементов из таких материалов станет неоправданно дорогим. Поэтому сейчас самыми популярными остаются панели на основе кремния, поли- и монокристаллические.

Солнечные батареи на основе монокристаллов кремния находят применение и на промышленных, и на бытовых солнечных станциях. Широко распространены они для обеспечения электропитания автономных объектов, например, морских судов дальнего плавания. Также монокристаллические ячейки применяются для снабжения энергией космических кораблей - спутников и орбитальных станций.

 

Особенности внешнего вида монокристаллических ячеек

 

Отличить ячейки из монокристаллов можно по их внешнему виду. Самым главным отличием является насыщенный синий цвет ячеек, и абсолютно ровная, однородная поверхность. Это объясняется строгой структурой материала и равномерностью кристаллической решетки монокристалла.

Вторым отличием является характерная "псевдоквадратная" форма ячеек. Они выглядят, как квадрат со скругленными углами. Объясняется это тем, что монокристаллы выращиваются в виде цилиндрических заготовок и после обработки принимают такой вид.

 

Эффективность монокристаллических ячеек

 

Среди всех видов солнечных элементов на основе кремния наибольший КПД имеют именно монокристаллические. Объясняется это тем, что свет, падающий на ячейку, не рассеивается на неоднородностях кристаллической структуры. В результате световая энергия равномерно преобразуется в электрическую. То есть эффективность пластины не уменьшается из-за отражений на гранях поликристаллов и неоднородностях структуры, как это происходит в поликристаллах.

Это свойство позволяет делать ячейки при той же мощности более компактными, уменьшая габариты солнечных батарей.

 

Преимущества при эксплуатации

 

Кроме высокой производительности, батареи на основе монокристаллов имеют и другие эксплуатационные преимущества.

  • Их можно устанавливать на криволинейных поверхностях. Монокристаллические пластины способны выдерживать небольшие изгибы без потери качества, так как имеют гибкую структуру. В результате их можно устанавливать в местах, где поликристаллические батареи разместить невозможно.
  • Равномерная работа при различных условиях освещенности. В ранних моделях поликристаллические панели имели преимущество перед монокристаллами в пасмурную погоду (при рассеянном освещении). То есть без прямых солнечных лучей производительность монокристаллов резко падала, тогда как поликристаллы продолжали успешно функционировать. Однако на сегодняшний день развитие технологии производства исправило этот дефект, и КПД монокристаллических элементов при изменении освещения не уменьшается. Таким образом, по производительности монокристаллы и в этом случае лучше поликристаллов.
  • Эффективность работы при низких температурах. В зимний период, когда снижается продолжительность светового дня и общий уровень освещенности, именно монокристаллические панели работают эффективнее. Поэтому в солнечных установках, рассчитанных на эксплуатацию зимой, используются только монокристаллические ячейки.

К недостаткам монокристаллических ячеек нужно отнести только их высокую стоимость по сравнению с поликристаллами. Но нужно заметить, что на сегодняшний день эта разница составляет около 10%, и, с учетом производительности, практически не ощутима.

 

Особенности производства

 

Технологические процессы, необходимые для получения монокристаллических панелей, хорошо отлажены. Основные этапы производства панели таковы:

  • Получение сырья (кремния) высокой чистоты (с массовой долей не менее 99,99%).
  • Плавление технического кремния при высоких температурах и внесение в расплав различных добавок. Добавки улучшают производительность ячеек и повышают эксплуатационные характеристики.
  • Выращивание монокристаллов кремния во вращающихся тиглях. Вращение способствует образованию строгой структуры и ориентации образующихся кристаллов.
  • После того, как получены цилиндрические слитки, их боковые стороны обрабатываются для получения псевдоквадратного сечения, необходимого для монтажа ячеек. Затем заготовка нарезается алмазными пилами на тонкие пластины.
  • На последнем этапе пластины очищается от следов суспензии и производится контроль и отбраковка пластин, имеющих внешние дефекты.
  • Для создания батарей используются только пластины, соответствующие строгим стандартам.

Сегодня солнечные батареи на основе монокристаллического кремния являются наиболее перспективными и коммерчески оправданными элементами для развития солнечной энергетики.



Не забудь сохранить и поделиться:


24 июня 2015




В нашем каталоге Вы сможете подобрать подходящий для Вас вариант дачного домика или жилого дома.
Выбрать планировку здания КОНВЕЙТ для своих целей:
Двухэтажное модульное здание КОНВЕЙТ
Подобрать проект

Модульные здания - идеальное решение для дома, дачи или бизнеса на арендованной земле.

Можно строить поэтапно (этаж в год), возможна покупка в кредит или лизинг.