Останні роки розвиток сонячної енергетики в Україні має величезний масштаб. Діє ряд державних програм (в тому числі так званий «зелений тариф»), які сприяють впровадженню сонячної енергетики у всіх сферах діяльності. Завдяки цьому невеликі геліоелектростанції все частіше встановлюють і на підприємствах, і в будинках звичайних українців. Відповідно, зростає інтерес до обладнання для сонячних електростанцій взагалі і до сонячних панелей зокрема. Так, нам ще дуже далеко до країн ЄС, але все ж темпи дійсно вражаючі.
І ось, стикаючись з необхідністю вибору, ми все частіше задаємося питанням, що таке монокристали і полікристали, чим же вони відрізняються і які краще. В цьому і спробуємо розібратися.
Хвилинка банальностей:
Що таке сонячна панель
Сонячна панель – це прилад, який енергію сонячного світла перетворює на електричну. Кожна являє собою багатошарову конструкцію, що складається з металевої рами, загартованого скла та кількох десятків кремнієвих пластин мікрометрової товщини. Їх герметично ламінують, підключають до струмопровідних шин і розподільчої коробки.
На даний момент на світовому ринку домінують два види фотоелектричних перетворювачів (скорочено ФЕП) – монокристалічні та полікристалічні (або просто моно і полі). Між собою відрізняються не тільки ціною і зовнішнім виглядом (а точніше, кольором і фактурою поверхні), але й більш важливими експлуатаційними характеристиками.
Монокристалічна панель
Як і випливає з назви, виготовляється з монокристалів кремнію. Монокристал має спрямовану структуру. Його зерна паралельні і дивляться в один бік. Завдяки цьому фотоелементи мають гладку, однорідну, рівного кольору поверхню.
Кути пластин закруглені, оскільки сам монокристал має циліндричну форму. Його розрізають на тонкі пластини порядку 300 мкм, але форма при цьому зберігається.
Монокристали вирощують з кремнію високого ступеня очищення. Ступінь чистоти сировини досягає 99,99%. Причому плавлення кремнію відбувається при температурах від 1413 до 1500°С, що робить вирощування дуже складним, трудо- та енергозатратним процесом. Природно, це позначається на ціні кінцевої продукції. Як самі монокристали, так і виготовлені з них фотоелектричні панелі коштують досить дорого.
Що стосується продуктивності, то ККД монокристалічних панелей, що випускаються серійно, на сьогоднішній день досягає 17-23%. Враховуючи, що в космічній галузі вже використовуються пластини з ККД до 35%, цілком ймовірно, що в найближчому майбутньому продуктивність промислових монопанелей теж збільшиться.
Ще один плюс панелей цього типу – тривалий термін служби, висока надійність і стабільність роботи.
Полікристалічна панель
Полікристалічні сонячні панелі відрізняються від монокристалічних навіть візуально. Їх поверхня не виглядає такою гладкою, колір не рівномірний. Причина цього в тому, що полікристал має ненаправлену структуру (зерна в ньому не паралельні), неоднорідний склад і значну частку домішок.
Ще одна відмінність – форма фотоелементів. Вони квадратні, оскільки при вирощуванні полікремнію отримують не циліндричні злитки, а прямокутні. Їх розрізають і обробляють, зберігаючи початкову прямокутну форму. В результаті панелі цих двох типів нескладно розрізнити навіть за зовнішнім виглядом.
Крім того, на відміну від монокристалічних панелей, полікристалічні виготовляють з матеріалу гіршої якості. Часто з використанням вторсировини, відходів, перероблених матеріалів. Отриманий таким чином кристал відрізняється меншою надійністю і довговічністю. Через мікродефекти і домішки в ньому можуть з'являтися мікротріщини. Через них в систему потрапляє кисень, який сприяє передчасному руйнуванню структурних елементів.
З тих же причин (через домішки і дефекти) ефективність перетворення полікристалічних панелей виявляється дещо нижчою – від 12 до 18%. Тобто, щоб отримати ту ж потужність, доводиться встановлювати сонячні панелі більшої площі, ніж при використанні монокристалічних аналогів.
В той же час виготовлення полікристалічного кремнію простіше і вимагає менших енерговитрат. Відповідно, його ціна нижча, ніж вартість монокристалів.
Які сонячні панелі краще монокристалічні чи полікристалічні?
Панелі з монокремнію ефективніші, надійніші, стабільніші, довговічніші. Здавалося б, сам собою напрошується висновок, що вони кращі, ніж полікремнієві. Тим не менш, за обсягами продажів полікристалічні панелі не поступаються монокристалічним. На європейському ринку їх частка становить майже 50%. Враховуючи, що економних і розважливих європейських споживачів важко запідозрити в тому, що вони кидають гроші на вітер, цьому факту має бути логічне і економічно обґрунтоване пояснення.
Щоб розібратися, полі чи монокристал, розглянемо конкретні відмінності між цими двома видами:
| Монокристалічні панелі | Полікристалічні панелі |
| Зовнішній вигляд | |
| Однорідний чорний колір | Синій або темно-синій з видимою структурою кристалів |
| ККД | |
| 17-23% | 15-18% |
| Площа панелі на одиницю потужності | |
| Менша | Більша |
| Температурна чутливість | |
| Менше втрачають ефективність при нагріванні | Більш чутливі до високих температур |
| Термін служби | |
| 25-30 років | 20-25 років |
| Вартість | |
| Вища | Нижча |
| Ефективність при різному освітленні | |
| Вища при будь-якому освітленні, особливо при прямому сонячному світлі | Менше втрачають ефективність при розсіяному світлі |
| Деградація (зниження ефективності з часом) | |
| Повільніше (0,3-0,5% на рік) | Швидше (0,5-0,8% на рік) |
| Ефективність при частковому затіненні | |
| Більш чутливі до часткового затінення | Менш чутливі до часткового затінення |
По великому рахунку, різницю можна описати двома фразами:
- Монокристалічні панелі вимагають менше площі і більше грошей.
- Полікристалічні – більше площі і менше грошей.
Але є ще одна, значно важливіша відмінність, яка пояснюється фізичною структурою кристалів кремнію. Оскільки в монокристалах комірки строго паралельні, однорідні і спрямовані в одному напрямку, максимальну ефективність перетворення вони дають під дією прямих сонячних променів. Якщо світло падає під кутом, ККД фотоелемента падає.
В той же час полікристалічні комірки з їх неоднорідною структурою першочергово мають менший ККД, але стабільніше працюють при розсіяному освітленні і високих температурах.
Терміни окупності моно і полі панелей
Терміни окупності сонячних панелей залежать від багатьох факторів, включаючи вартість системи, ефективність панелей, місцеві умови інсоляції, тарифи на електроенергію та державні програми підтримки. Важливо зазначити, що терміни окупності суттєво різняться залежно від конфігурації системи (з акумуляторами чи без) та умов використання:
- Монокристалічні панелі:
- Більш висока початкова вартість.
- Вища ефективність, особливо при прямому сонячному світлі.
- Термін окупності: зазвичай 7-10 років.
- Термін окупності системи з акумуляторами: зазвичай 15-20 років.
- Полікристалічні панелі:
- Нижча початкова вартість.
- Трохи нижча ефективність, але краще працюють при розсіяному світлі.
- Термін окупності: зазвичай 8-12 років.
- Термін окупності системи з акумуляторами: зазвичай 15-20 років.
Фактори, що впливають на окупність:
- Вартість електроенергії: чим вона вища, тим швидша окупність. Враховуйте тенденцію на постійне підвищення тарифів в Україні.
- Наявність "зеленого тарифу" або інших програм підтримки: може скоротити термін окупності до 5-7 років.
- Вартість акумуляторів: значно збільшує термін окупності автономних систем.
- Обсяг споживання електроенергії: чим більше власне споживання, тим швидша окупність.
- Кліматичні умови: впливають на ефективність роботи панелей. Наприклад, південні та центральні області України (особливо Одеська, Херсонська, Миколаївська, Кіровоградська) мають найбільший потенціал сонячної енергії з середньорічною інсоляцією 1250-1350 кВт·год/м², в той час як західні та північні регіони отримують близько 1150-1250 кВт·год/м² на рік.
Важливо зазначити, що хоча монокристалічні панелі мають більш високу початкову вартість, їх більш висока ефективність може призвести до більш швидкої окупності в довгостроковій перспективі, особливо в умовах обмеженого простору для встановлення.
При розрахунку окупності також слід враховувати додаткові витрати на обслуговування системи та можливу заміну інвертора через 10-15 років експлуатації.
Висновок: вибір між монокристалічними та полікристалічними сонячними панелями
Виходить, не можна однозначно сказати, панель якого типу краща. Вибір між монокристалічними та полікристалічними сонячними панелями залежить від цілей, ресурсів, умов освітленості.
Коли вибирати монокристалічні панелі:
- Ви обмежені в площі для встановлення.
- Плануєте встановлення на добре освітленому, відкритому місці.
- Готові до більших початкових вкладень заради довгострокової вигоди.
- Важливий естетичний зовнішній вигляд системи.
Коли вибирати полікристалічні панелі:
- Площа для встановлення не обмежена.
- У Вашому регіоні часто буває хмарна погода.
- Важлива нижча початкова вартість.
- Зовнішній вигляд системи не має великого значення.
В будь-якому випадку, перш, ніж остаточно визначитися, які сонячні панелі вибрати, краще проконсультуватися з фахівцями, які допоможуть підібрати оптимальний для Вашого будинку пристрій.
⏩ Перейшовши в категорію Сонячні батареї, Ви можете побачити весь асортимент магазину, а за допомогою фільтра можна підібрати необхідні параметри (потужність, товщину сталі, об'єм топки тощо).
Написати коментар