Последние годы развитие солнечной энергетики в Украине имеет огромный масштаб. Действует ряд государственных программ (в том числе так называемый «зеленый тариф»), которые способствуют внедрению солнечной энергетики во всех сферах деятельности. Благодаря этому небольшие гелиоэлектростанции все чаще устанавливают и на предприятиях, и в домах обычных украинцев. Соответственно, растет интерес к оборудованию для солнечных электростанций вообще и к солнечным панелям в частности. Да, нам еще очень далеко до стран ЕС, но всё же темпы действительно впечатляющие.
И вот, сталкиваясь с необходимостью выбора, все чаще возникает вопрос: монокристалл и поликристалл – в чем разница и какой лучше? Мы изучили этот вопрос и готовы ответить – монокристалл или поликристалл лучше и почему.
Минутка банальностей:
Что такое солнечная панель
Солнечная панель – это прибор, который энергию солнечного света преобразует в электрическую. Каждая представляет собой многослойную конструкцию, состоящую из металлической рамы, закаленного стекла и нескольких десятков кремниевых пластин микрометровой толщины. Их герметично ламинируют, подключают к токопроводящим шинам и распределительной коробке.
На данный момент на мировом рынке доминируют два вида фотоэлектрических преобразователей (сокращенно ФЭП) – монокристаллические и поликристаллические (или просто моно и поли). Между собой различаются не только ценой и внешним видом (а точнее, цветом и фактурой поверхности), но и более важными эксплуатационными характеристиками.
Монокристаллическая панель
Как и следует из названия, изготавливается из монокристаллов кремния. Монокристалл имеет направленную структуру. Его зерна параллельны и смотрят в одну сторону. Благодаря этому фотоэлементы имеют гладкую, однородную, ровного цвета поверхность.
Углы пластин скругленные, так как сам монокристалл имеет цилиндрическую форму. Его разрезают на тонкие пластины порядка 300 мкм, но форма при этом сохраняется.
Монокристаллы выращивают из кремния высокой степени очистки. Степень чистоты сырья достигает 99,99%. Причем плавление кремния происходит при температурах от 1413 до 1500°С, что делает выращивание очень сложным, трудо- и энергозатратным процессом. Естественно, это сказывается на цене конечной продукции. Как сами монокристаллы, так и изготовленные из них фотоэлектрические панели стоят достаточно дорого.
Что касается производительности, то КПД серийно выпускаемых монокристаллических панелей на сегодняшний день достигает 17-23%. Учитывая, что в космической отрасли уже используются пластины с КПД до 35%, вполне вероятно, что в ближайшем будущем производительность промышленных монопанелей тоже увеличится.
Еще один плюс панелей этого типа – продолжительный срок службы, высокая надежность и стабильность работы.
Поликристаллическая панель
Поликристаллические солнечные панели отличаются от монокристаллических даже визуально. Их поверхность не выглядит такой гладкой, цвет не равномерный. Причина этого в том, что поликристалл имеет ненаправленную структуру (зерна в нем не параллельны), неоднородный состав и значительную долю примесей.
Еще одно отличие – форма фотоэлементов. Они квадратные, поскольку при выращивании поликремния получают не цилиндрические слитки, а прямоугольные. Их разрезают и обрабатывают, сохраняя изначальную прямоугольную форму. В результате панели этих двух типов несложно различить даже по внешнему виду.
Кроме того, в отличие от монокристаллических панелей, поликристаллические изготавливают из материала худшего качества. Часто с использованием вторсырья, отходов, переработанных материалов. Полученный таким образом кристалл отличается меньшей надежностью и долговечностью. Из-за микродефектов и примесей в нем могут появляться микротрещины. Через них в систему попадает кислород, который способствует преждевременному разрушению структурных элементов.
По тем же причинам (из-за примесей и дефектов) эффективность преобразования поликристаллических панелей оказывается несколько ниже – от 12 до 18%. То есть, чтобы получить ту же мощность, приходится устанавливать солнечные панели большей площади, чем при использовании монокристаллических аналогов.
В то же время изготовление поликристаллического кремния проще и требует меньших энергозатрат. Соответственно, его цена ниже, чем стоимость монокристаллов.
Какие солнечные панели лучше поликристалл или монокристалл?
Панели из монокремния эффективнее, надежнее, стабильнее, долговечнее. Казалось бы, сам собой напрашивается вывод, что они лучше, чем поликремниевые. Тем не менее, по объемам продаж поликристаллические панели не уступают монокристаллическим. На европейском рынке их доля составляет почти 50%. Учитывая, что экономных и расчетливых европейских потребителей трудно заподозрить в том, что они бросают деньги на ветер, этому факту должно быть логичное и экономически обоснованное объяснение.
Чтобы разобраться, монокристалл или поликристалл, рассмотрим конкретные отличия между этими двумя видами:
| Монокристаллические панели | Поликристаллические панели |
| Внешний вид | |
| Однородный черный цвет | Синий или темно-синий с видимой структурой кристаллов |
| КПД | |
| 17-23% | 15-18% |
| Площадь панели на единицу мощности | |
| Меньшая | Большая |
| Температурная чувствительность | |
| Меньше теряют эффективность при нагреве | Более чувствительны к высоким температурам |
| Срок службы | |
| 25-30 лет | 20-25 лет |
| Стоимость | |
| Выше | Ниже |
| Эффективность при различном освещении | |
| Выше при любом освещении, особенно при прямом солнечном свете | Меньше теряют эффективность при рассеянном свете |
| Деградация (снижение эффективности со временем) | |
| Медленнее (0,3-0,5% в год) | Быстрее (0,5-0,8% в год) |
| Эффективность при частичном затенении | |
| Более чувствительны к частичному затенению | Менее чувствительны к частичному затенению |
По большому счету, разницу можно описать двумя фразами:
- Монокристаллические панели требуют меньше площади и больше денег.
- Поликристаллические – больше площади и меньше денег.
Но есть еще одно, значительно более важное различие, которое объясняется физической структурой кристаллов кремния. Поскольку в монокристаллах ячейки строго параллельны, однородны и направлены в одном направлении, максимальную эффективность преобразования они дают под действием прямых солнечных лучей. Если свет падает под углом, КПД фотоэлемента падает.
В то же время поликристаллические ячейки с их неоднородной структурой изначально имеют меньший КПД, но стабильней работают при рассеянном освещении и высоких температурах.
Сроки окупаемости моно и поли панелей
Сроки окупаемости солнечных панелей зависят от многих факторов, включая стоимость системы, эффективность панелей, местные условия инсоляции, тарифы на электроэнергию и государственные программы поддержки. Важно отметить, что сроки окупаемости существенно различаются в зависимости от конфигурации системы (с аккумуляторами или без) и условий использования:
- Монокристаллические панели:
- Более высокая начальная стоимость.
- Выше эффективность, особенно при прямом солнечном свете.
- Срок окупаемости: обычно 7-10 лет.
- Срок окупаемости системы с аккумуляторами: обычно 15-20 лет.
- Поликристаллические панели:
- Ниже начальная стоимость.
- Немного ниже эффективность, но лучше работают при рассеянном свете.
- Срок окупаемости: обычно 8-12 лет.
- Срок окупаемости системы с аккумуляторами: обычно 15-20 лет.
Факторы, влияющие на окупаемость:
- Стоимость электроэнергии: чем она выше, тем быстрее окупаемость. Учитывайте тенденцию на постоянное повышение тарифов в Украине.
- Наличие "зеленого тарифа" или других программ поддержки: может сократить срок окупаемости до 5-7 лет.
- Стоимость аккумуляторов: значительно увеличивает срок окупаемости автономных систем.
- Объем потребления электроэнергии: чем больше собственное потребление, тем быстрее окупаемость.
- Климатические условия: влияют на эффективность работы панелей. Например, южные и центральные области Украины (особенно Одесская, Херсонская, Николаевская, Кировоградская) имеют наибольший потенциал солнечной энергии со среднегодовой инсоляцией 1250-1350 кВт·ч/м², в то время как западные и северные регионы получают около 1150-1250 кВт·ч/м² в год.
Важно отметить, что хотя монокристаллические панели имеют более высокую начальную стоимость, их более высокая эффективность может привести к более быстрой окупаемости в долгосрочной перспективе, особенно в условиях ограниченного пространства для установки.
При расчете окупаемости также следует учитывать дополнительные расходы на обслуживание системы и возможную замену инвертора через 10-15 лет эксплуатации.
Заключение: выбор между монокристаллическими и поликристаллическими солнечными панелями
Получается, нельзя однозначно сказать, панель какого типа лучше. Выбор между монокристаллическими и поликристаллическими солнечными панелями зависит от целей, ресурсов, условий освещенности.
Когда выбирать монокристаллические панели:
- Вы ограничены в площади для установки.
- Планируете установку на хорошо освещенном, открытом месте.
- Готовы к большим начальным вложениям ради долгосрочной выгоды.
- Важен эстетичный внешний вид системы.
Когда выбирать поликристаллические панели:
- Площадь для установки не ограничена.
- В Вашем регионе часто бывает облачная погода.
- Важна более низкая начальная стоимость.
- Внешний вид системы не имеет большого значения.
В любом случае, прежде, чем окончательно определиться, какие солнечные панели выбрать, лучше проконсультироваться со специалистами, которые помогут подобрать оптимальное для Вашего дома устройство.
⏩ Перейдя в категорию Солнечные батареи, Вы можете увидеть весь ассортимент магазина, а с помощью фильтра можно подобрать необходимые параметры (мощность, толщину стали, объем топки и т.д.).
Написать комментарий