Які сонячні панелі кращі –монокристалічні чи полікристалічні?

Які сонячні панелі кращі –монокристалічні чи полікристалічні?

Альтернативна енергетика набуває все більшої популярності. Слідом за великими підприємцями фотоелектричні батареї встановлюють на своїх ділянках і дахах заміських будинків прості обивателі. Потенційних власників приватних СЕС хвилює питання, які сонячні панелі – монокристалічні або полікристалічні – вибирати для своєї майбутньої електростанції. Адже фотоелементи різних типів мають ряд властивих тільки їм переваг і недоліків.

Що собою являє сонячний модуль

Більшість класичних модулів представляють собою коробчату конструкцію. Вона містить в собі:

  • кілька десятків з’єднаних між собою надтонких осередків товщиною всього в декілька мікрон;
  • їх зовнішній захист у вигляді товстого прозорого скла;
  • легку і міцну алюмінієву раму, що обрамляє всю конструкцію.

Фотоелектричні елементи перетворювачі (в спеціальній літературі – ФЕП) мають властивості напівпровідника і є «серцем» будь-якої батареї. Їх завдання – перетворювати енергію випромінювання в електричний струм. На сьогодні найпоширенішими – майже 80% ринку – продовжують залишатися полікристалічні або монокристалічні сонячні батареї. Однак роль напівпровідника може грати не тільки кремній, але і рідкоземельні елементи, ряд мінералів, а також екзотичні комбінації деяких штучних матеріалів з незвичайними властивостями.

Панелі не базі монокристалів кремнію

Головна особливість монокристалів – геометрично правильна кристалічна решітка. Візуально це виражено в ідеально гладкій поверхні та однонапрямленій орієнтації вузлів-мікрокристалів. Процес виготовлення передбачає виплавку кремнію найвищого ступеня очищення – до 99,99% – у вигляді великих заготовок витягнутої циліндричної форми. На тонкі прямокутні пластинки товщиною близько 300 мікрон – основу майбутніх осередків – їх нарізають гідроабразивним струменем, через що фотоелементи обходяться досить дорого.

Проводячи порівняння, які панелі краще – монокристалічні або полікристалічні – в першу чергу зазвичай згадують максимальний ККД. У монокристалів він на 2-5% вище, що частково окупає більш високі енерго- і трудовитрати на виробництво. Крім того, такі осередки менше схильні до деградації, стабільніше працюють і відрізняються високою надійністю. Основний недолік – обмежений спектр захоплення випромінювання, що робить їх безсумнівним лідером тільки при ідеальних умовах освітлення.

Панелі не базі полікристалів кремнію

Процес вирощування полікристалів простіший і дешевший. Це дещо схоже з такими природними явищами, як утворення крижаних візерунків на склі, за рахунок чого заготовки матеріалу:

  • не відрізняються однорідністю;
  • мають меншу чистотою;
  • окремі кристали різноспрямовані;
  • форма осередків квадратна, а не прямокутна.

Вивчаючи сонячні батареї даного типу, з’ясовується, що полікристалічні варіанти простіше і дешевше у виробництві, а при невеликій хмарності або сніжній погоді навіть трохи ефективніше, монокристалічних аналогів.

Ще однією перевагою другого виду панелей є можливість їх виготовлення фактично з «вторсировини». Це частково вирішує проблему утилізації староїфотовольтаїкиі, важливо, в плані захисту навколишнього середовища.

Існує і третій різновид кремнієвих модулів, в яких напівпровідником служить аморфний кремній. Однак в силу дуже низького ККД і специфічної сфери застосування в даній статті подібні модулі ми розглядати не будемо.

Що краще – монокристалічні або полікристалічні панелі?

Розгляд основних переваг і недоліків обох типів батарей дозволяє поставити таке питання, але однозначної відповіді на нього не існує. На вибір того чи іншого варіанту може впливати близько десятка факторів, і пріоритетність кожного з них є строго індивідуальною. Саме тому на європейському та вітчизняному ринках частка продажів модулів обох видів приблизно однакова і досягає 35-40%. Ще 18-22 %% відводиться на тонкоплівкові моделі, і 2-5% – на інші різновиди.

Продовжуючи розбиратися в питанні, які сонячні панелі оптимально купувати – монокристалічні або полікристалічні – має сенс провести порівняння найбільш значущих характеристик у вигляді таблиці.

Моно Полі
ККД (при ідеальних умовах) 18-23% 14-20%
Вартість однотипних моделей вища нижча
Середній термін служби (деградація осередків <15%), років 20-25 15-20
Стабільність і надійність функціонування висока середня
Площа модуля при однаковій потужності менша більша
Вплив кута нахилу і азимутного напрямку більший середній
Ефективність при несприятливих погодних умовах нижча вища

 

З таблиці випливає, що перевагу в певних обставинах матимуть батареї:

  • монокристал – в найбільш сонячних регіонах, при наявності коштів на придбання дорогих модулів і обмеженою площею розміщення;
  • полікристал – в областях з мінливою погодою, достатню площу ділянок і при бажанні заощадити на витратах.

Яким сонячним батареям – полікристалічним або монокристалічним – віддають перевагу покупці?

На українському ринку вартість фотоелектричних систем для простих споживачів грає досить істотну роль. З цієї причини співвідношення продажів панелей «моно/полі» для невеликих приватних СЕС утворює пропорцію 15% на 85%. Великі промислові сонячні парки орієнтуються на інші параметри, серед яких найважливішим є показник середньорічної інсоляції. В результаті в південних областях України переважають станції на базі монокристалічних модулів, а в центральних, східних і західних спостерігається приблизний паритет – 50% на 50%.

Європейський ринок демонструє схожі тенденції, за винятком таких південних сонячних країн, як Іспанія, Португалія, Італія і Греція. Абсолютна перевагамоно над полі спостерігається на Близькому Сході, в Північній Африці та Центральній Америці – ОАЕ, Саудівська Аравія, Марокко, Алжир, Туніс, Мексика. Зворотна ситуація за межами Європи характерна для дощової Індії, північного Китаю і Японії.

Які панелі краще – монокристалічні або полікристалічні? Результати професійних досліджень

У більшості рекламних статей монокристалічним осередкам часто віддають безумовну перевагу. Частково це вірно, але лише при виконанні ряду важливих умов. У Mono-Si дійсно вище ККД і триваліший термін служби. Але вони вкрай чутливі до погодних умов і швидко знижують продуктивність навіть при незначних відхиленнях кутів нахилу таазимутного напрямкувід ідеальних показників.

Батареї Poly-Si не настільки примхливі, простіші у виробництві і дешевші. Не дивно, що для маленьких станцій, які не використовують поворотні трекери, їх купують значно частіше.

Щоб вирішити суперечку на тему, що краще – монокристалічні або полікристалічні панелі – є сенс звернутися до результатів експерименту агентства Bloomberg. З метою порівняння для нього були відібрані модулі всіх без винятку компаній, що представляють ТОП-10 рейтингу TIER-1 – по дві панелі з однаковими технічними характеристиками кожної фірми, що відрізнялися тільки типом напівпровідника.

Незалежне тестування показало такі результати:

  • продуктивність монокристалічних модулів за час проведення експерименту виявилася вищою в 5 випадках (відповідно на 2,11%, 1,24%, 1,16%, 0,22%, 0,21%, 0,14%);
  • продуктивність вище у полікристалічних панелей – теж 5 випадків (0,11%, 0,12%, 0,19%, 1,2%, 2,6%).

Таким чином, при інших рівних умовах, в головній експлуатаційній характеристиці – ефективності – перевага Mono-Si над Poly-Si виявилося абсолютно незначним і близьким до нуля.

Оптимальний вибір для України

Цікаво, що полікристалічні або монокристалічні сонячні батареї вже сьогодні морально застаріли. Їм на зміну приходять більш інноваційні тонкоплівкові моделі – перш за все, з використанням для перетворення випромінювання телурида кадмію (CdTe). Цей композит на 20% продуктивніший кремнію, менш схильний до зниження ККД при похмурій погоді, вдвічі більше стійкий до деградації та малочутливий до відхилень робочих поверхонь від перпендикуляра до сонця.

Батареї від фірми FirstSolar (США) даного класу можна придбати в компанії GreenTech – офіційного представника американців на українському ринку. Замовити станцію «під ключ», купити обладнання таотримати безкоштовну професійну консультацію можна на нашому сайті.

Будівництво сонячних
електростанцій "під ключ"

Готові інвестиційні проекти