​Сонячна енергетика - один із провідних напрямів альтернативної енергетики, що дає змогу конвертувати сонячне випромінювання в екологічно чисту електроенергію без виробництва парникових газів. Популярність сонячного світла як альтернативного джерела енергії стимулює активний розвиток фотоелектричних технологій. Сучасні сонячні панелі представлені в 4 основних категоріях, і в нашій статті ми розповімо вам про ключові відмінності між ними.

Як працює сонячна енергія

Перш ніж заглиблюватися в деталі різних типів сонячних панелей, спершу слід визначитися з тим, що саме собою являє сонячна енергія. Перетворення сонячного світла на електрику відбувається завдяки передачі енергії фотонів електронам речовини у складі фотоелементів під час опромінення сонячним світлом неоднорідної структури кремнієвих напівпровідникових пластин, легованих різними домішками (бор, фосфор тощо).). У підсумку електрони вивільняються, утворюючи так званий фотострум, який можливо зібрати і використовувати для зарядки батарей для подальшого накопичення енергії та живлення різних приладів.

Типи сонячних панелей

Сьогодні сонячні панелі за структурою поділяють на 4 основні категорії, які трохи відрізняються за структурою і принципом роботи. У кожного типу панелей існують свої переваги і недоліки, які визначають найбільш ефективні способи їх застосування.

Монокристалічні сонячні панелі

Панелі цього типу складаються з восьмигранних фотоелементів, що нагадують крихітні пірамідки, покритих захисним шаром загартованого оргскла з покриттям антивідблиску. Як правило, вони мають однорідний темно-синій або чорний колір. Назва монокристалічних сонячних панелей підкреслює їхню головну відмінну рису. В основі кожного фотоелемента такої батареї лежить один однорідний за структурою кристал кремнію, вирощений у спеціальній печі з затравочного «зерна» високого ступеня очищення. Це досить дорога і складна технологія, тому монокристалічні модулі в середньому коштують дорожче за інші типи сонячних батарей.

Однак їхня дорожнеча з лишком компенсується найбільшою ефективністю і довговічністю на ринку. Вони мають високий ККД (17-23%) і завдяки однорідній структурі вирізняються найменшими темпами деградації елементів. За словами експертів, для панелей цього типу характерна мінімальна на ринку щорічна втрата потужності (~0,36% проти ~2% і більше в інших типів). Залежно від виробника, термін служби монокристалічних панелей становить від 30 до 50 років. Переважна більшість домашніх сонячних електростанцій у світі ґрунтуються саме на панелях цього типу.

Полікристалічні сонячні панелі

В основі полікристалічних сонячних панелей лежить кремній меншого ступеня очищення, кілька кристалів якого входять до складу фотоелементів. Кристали в панелях цього типу не вирощують: їх отримують шляхом заливки розплавленого кремнію в спеціальні форми. Найчастіше у виробництві кристалів використовують вторинну сировину, у складі якої можуть бути присутніми домішки. Таким чином, для побудови полікристалічних панелей використовують неоднорідні кристали з ненаправленою структурою, внаслідок чого такі сонячні панелі виходять набагато доступнішими, але менш ефективними і довговічними, ніж монокристалічні. Їхній ККД оцінюють у 12-18%, а термін експлуатації обмежений через підвищену крихкість і ймовірність утворення мікротріщин, що також позначається на продуктивності фотоелементів. Полікристалічні панелі відрізняються від монопанелей і візуально: як правило, вони мають неоднорідний світло- або темного синього кольору.

Тонкоплівкові / аморфні сонячні панелі

Сонячні панелі з аморфного кремнію виробляють шляхом нанесення тонкого шару фотоелектричних елементів на тверду гнучку основу. Аморфний кремній являє собою некристалічну форму кремнію. У панелях він, як правило, представлений з домішками. За рахунок простоти виробничого процесу в тонкоплівкових панелях міститься менше дефектів, а собівартість модулів виходить нижчою. Від кристалічних панелей аморфні також відрізняються стійкістю до підвищення температури і більшою продуктивністю за низької освітленості - у похмуру і дощову погоду, за слабкого і розсіяного сонячного світла, а також за незначного затінення і забруднення. Невелика товщина і гнучкість значно спрощує інтеграцію тонкоплівкових панелей в елементи будівель - дах, вікна, фасад тощо. п. Аморфні сонячні панелі поки що не надто тішать загальною продуктивністю: ККД серійних моделей обмежений 10-13%. Однак вчені активно працюють над вдосконаленням цієї технології, і деякі експериментальні аморфні фотокомірки демонструють ККД до 23,4%.

На думку експертів, за тонкоплівковими сонячними панелями стоїть майбутнє сонячної енергетики, але поки що через низьку ефективність і обмежену довговічність їх не завжди доцільно використовувати навіть для побутових сонячних електростанцій, не кажучи вже про промислові.

PERC (Passivated Emitter and Rear Cell)

PERC-панелі - це відносно молода, але перспективна технологія. Їхня особливість полягає в тому, що для ефективнішого перетворення енергії фотонів на електроенергію під основним шаром фотоелементів міститься додатковий шар діелектрика, який відбиває фотони, що «промазали», спрямовуючи їх назад до шару кремнію. Сонячні панелі даного типу базуються на кристалічному кремнії і можуть бути як моно, так і полікристалічними. Вони відрізняються підвищеною продуктивністю (близько ~21,5%) і непоганою довговічністю, проте поки що через складність технології зберігається високий ризик виробничих дефектів і висока собівартість.

Як вибрати потрібний тип сонячних панелей

Вибір сонячних панелей цілком залежить від вимог і бюджету споживача, а також від умов експлуатації. Наприклад, для невеликої домашньої станції непоганим варіантом стануть тонкоплівкові панелі - відносно доступні за ціною і гнучкі в установці. Однак для більш масштабної сонячної ферми їхній ККД буде недостатнім, тому вибирати доведеться між кристалічними моделями. Оскільки PERC-панелі поки що слабо представлені на ринку, найчастіше вибір залишається між моно і полікристалічними моделями. У такому разі слід орієнтуватися на ваш бюджет і доступну площу простору для встановлення панелей: монокристалічні сонячні панелі потребують меншої площі на одиницю потужності, ніж полікристалічні, проте останні обійдуться вам удвічі-втричі дешевше.