ККД сонячних панелей - це характеристика їх ефективності, яка визначається як відношення потужності, що виробляється сонячним елементом, до потужності падаючого випромінювання: = Pmax / Pпад * 100%. Це один із головних показників, на який звертають увагу при купівлі обладнання та за яким можна оцінювати їхню якість.
Сонячна панель є фотоелектричним генератором, що складається з сонячних (фотоелектричних) елементів (СЕ) між шарами матеріалу, що герметизує, скляної верхньої плити і захисної плівки. Фотоелектричний елемент генерує електричну енергію, коли освітлюється світлом. Залежно від інтенсивності інсоляції, СЕ виробляє різну кількість енергії. Коефіцієнт корисної дії показує, скільки світла, що падає на поверхню панелі, буде трансформовано в електрику.
Зміст статті:
Від чого залежить ККД сонячних батарей
Середній показник ККД сонячних батарей у галузі становить близько 18%. Ця величина залежить насамперед від кристалічного складу поглинаючого матеріалу фотоелектричних елементів. Найбільш популярними у всьому світі є кремнієві елементи трьох видів:
Кристалічні кремнієві фотоелементи забезпечують найвищу продуктивність перетворення енергії серед усіх комерційних модулів.
Наступна найважливіша група факторів, що впливають на ефективність роботи сонячних панелей, включає специфіку обладнання та монтажу. До неї відносяться:
До інших важливих факторів відносяться природні, такі як:
З усіх груп факторів, від яких залежить ККД, є ті, на які ми не можемо вплинути — це кліматичні особливості в місці розташування СЕС. Однак, покупка високоякісного обладнання, як і вибір професійної компанії-установника, залежить виключно від вас.
На максимальні показники ККД сонячних панелей впливають насамперед технології та інновації, що впроваджуються лідерами фотоелектричної галузі. Провідні світові компанії мають дослідницькі центри та спрямовують величезні ресурси на підвищення ефективності фотоелектричних продуктів.
Технології таких компаній, як Longi Solar, JinkoSolar, Тріна Солар, Canadian Solar, JA Solar вважаються одними з найпередовіших. Наприклад, китайський виробник Trina Solar має державну лабораторію фотоелектричної науки. Компанією подано понад 2000 заявок на патенти у фотоелектричних технологіях, з яких зареєстровано понад 1350 патентів, у т. ч. 50% винаходу. Канадська компанія Canadian Солар має 2016 авторизованих патентів та НДІ з 595 досвідченими співробітниками.
Зупинимося докладніше на максимальних показниках коефіцієнтів на прикладі деяких надійних брендів:
Існують великі відмінності між ефективністю кращих фотоелементів із кристалічного кремнію для досліджень та відповідних промислових елементів. Ефективність стандартних промислових монокристалічних фотоелементів залишається в діапазоні близько 18%, що значно нижче рівня ефективності 25% кращих дослідних осередків. Промислові продукти обмежені економічними факторами та процесами, що підходять для високошвидкісного автоматизованого виробництва з використанням недорогих матеріалів.
ККД сонячних панелей можна збільшити кількома способами. В даний час одним з популярних та доступних методів підвищення продуктивності панелей без збільшення їх кількості є застосування оптимізаторів потужності, принцип роботи яких полягає у відстеженні точки максимальної потужності (МРРТ). Пристрій постійно обчислює точку на панелі, в якій поєднання струму та напруги дає максимальну генерацію.
Застосування оптимізаторів потужності збільшує ККД електростанцій у разі, коли на одну або кілька панелей потрапляє тінь протягом дня. Якщо послідовне з'єднання, зниження генерації в одному модулі призведе до зниження генерації модулями всієї лінії. При застосуванні МРРТ, які відстежують точку максимальної потужності окремо кожному модулі, підвищується ефективність всієї системи.
Якщо говорити про ККД електростанцій, слід вибирати все обладнання високої ефективності. Для контролерів та інверторів коефіцієнт має бути 95% і більше. У разі коли ККД для інверторів становить менше 85%, 15-20% від загальної потужності масиву, панелі працюватимуть тільки на інвертор. Якщо електроенергія генерується високотехнологічними дорогими панелями, такі втрати неприпустимі.
Для підвищення продуктивності СЕС застосовують також сонячні трекери та концентратори світла. Трекери відстежують положення сонця і змінюють нахил модулів для забезпечення оптимального кута між потоком світла та поверхнею, що поглинає. Концентратори фокусують енергію сонця за допомогою оптичних пристроїв, збільшуючи тим самим щільність променів у сотні та тисячі разів.
Доцільність застосування того чи іншого способу для конкретного випадку та регіону визначають спеціалісти компаній поновлюваної енергетики. Інженери оберуть спосіб, який принесе вам більше зиску.
Багато дослідних інститутів постійно працюють над тим, щоб підвищити ефективність роботи сонячних панелей для збільшення виробництва електроенергії на задану площу. Вчені та інженери розглядають кілька перспективних напрямів:
Висока ефективність перетворення енергії та низька вартість обробки можуть бути досягнуті одночасно лише за рахунок розробки новітніх технологій, які можуть призвести до ККД понад 25% та комерційно виправданих виробничих витрат.
На збереження ефективності сонячних батарей під час експлуатації впливає швидкість їхньої деградації (старіння). Згодом вироблення електрики повільно знижується. Моно- та полікристалічні пристрої втрачають приблизно 10% ефективності протягом усього періоду роботи, тонкоплівкові – близько 40%.
У середньому, фотоелементи на основі кристалічного кремнію зменшують продуктивність зі швидкістю 1% щороку. Проте якісні монокристалічні елементи, випущені з 2020 року, можуть старіти зі швидкістю лише 0,4%. Від чого це залежить? Від технологій та якості. Наприклад, з технологією зниження деградації анти-LID та анти-PID деякі виробники пропонують річну гарантію потужності ≥98%.
Найкраще рішення для збереження ефективності – це спочатку купити продукт одного з провідних інноваційних брендів та звернутися за послугами до професійної компанії-установника. SOLAR GARDEN допоможе вибрати найбільш раціональну комплектацію СЕС та правильний спосіб монтажу для реальних умов та конкретних цілей.
