Отримати детальний розрахунок

ЕФЕКТИВНІСТЬ СОНЯЧНИХ ПАНЕЛЕЙ

кпд солнечных панелей
26
Липень

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:

  • СЕ на основі монокристалічного кремнію з ККД до 23% - виробляються із (с-Si) кремнієвих підкладок псевдоквадратної форми, вирізаних із злитків надчистого кремнію, вирощеного за складною технологією. Кремній легують донорними та акцепторними домішками для зниження відбивних властивостей, текстурування поверхні та створення омічних контактів;
  • СЕ на основі полікристалічного кремнію з ККД в межах від 14 до 18% - виготовляються з квадратних підкладок кремнієвих, вирізаних з полікристалічних злитків, вирощених в кварцових тиглях. Для цієї мети застосовується зливки (mc-Si) кремнію невисокого ступеня очищення або відходів надчистого кремнію;
  • СЕ на основі з аморфного кремнію з ККД в середньому 8% - це легкі, тонкоплівкові панелі, на виготовлення яких беруть a-Si некристалічний кремний аморфний, що характеризується лише ближньою впорядкованістю структури. Для виробництва однакової кількості електрики панелей з аморфного кремнію знадобиться більше, ніж монокристалічних.

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:

  • вибір якісного та високотехнологічного обладнання, узгодження його за характеристиками;
  • втрати у проводці, інверторі та контролері;
  • швидкість деградації під час експлуатації;
  • вибір місця встановлення та професійний монтаж;
  • орієнтація модулів - у південному, південно-східному, південно-західному напрямку вироблення буде максимальною;
  • правильний кут нахилу панелей з урахуванням координат сонця;
  • якість сервісного обслуговування.

До інших важливих факторів відносяться природні, такі як:

  • географічне положення;
  • спектр та інтенсивність інсоляції;
  • погода - в дощ, снігопад та в похмуру погоду генерація зменшується;
  • тривалість дня - взимку кількість сонячних годин менше, ніж влітку;
  • пора року - у міжсезоння вироблення електроенергії максимальне, оскільки освітленість і температура повітря перебувають у оптимальному співвідношенні;
  • температура навколишнього середовища та її вплив на нагрівання панелі – влітку генерація може знизитися через спеку та надмірне нагрівання модулів.

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.

новые солнечные технологии

Максимальні показники ККД сонячних панелей

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:

  1. Longi Solar Technology заявила в 2020 році, що встановила новий світовий рекорд ефективності перетворення монокристалічних елементів PERC 24,06%. Ефективність фотовольтаїчної панелі досягла 22,38%.
  2. JinkoSolar у 2018 році стала світовим рекордсменом з ККД осередків Poly PERC та Mono PERC р-типу – 22,04% та 23,95% відповідно. Мономодулі р-типу містять осередки
  3. JinkoSolar із рекордною результативністю. Ці елементи поєднуються з технологією низьких втрат, яка знижує внутрішній опір модуля та покращує його коефіцієнт заповнення.
  4. У 2019 році Тріна Солар досягла показника ККД 23,22% із модулями n-типу i-TOPCon на монолітній підкладці. В 2021 високоефективний монокристалічний модуль Vertex p-типу, заснований на 66 елементах PERC розміром 210 x 210 мм, досяг рекордної ефективності апертурного модуля 23,03% для промислового кремнію p-типу великої площі.
  5. Canadian Solar у березні 2020 року зафіксовано новий світовий рекорд продуктивності мультикристалічних пристроїв р-типу з ККД 23,81%.
    Наукові центри Європи зробили прорив у підвищенні ККД гнучких фотоелементів з аморфного кремнію — нині максимальний результат для CIGS перевищив 20 відсотків..

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.

Як збільшити ККД сонячних панелей

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.

Как увеличить КПД солнечных панелей

Як збільшити ККД: сонячні інновації та перспективи

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:

  1. Вибір різних матеріалів, таких як CdTe, GaN, SiGaAs, Ge, InP, a-SiH, cSi, призведе до зміни ширини забороненої зони та підвищення продуктивності фотоелемента.
  2. Створення багатошарових, багатоперехідних елементів з великою кількістю матеріалів, які можуть ефективно використати повний сонячний спектр для перетворення на електрику шляхом зміни меж забороненої зони. Наприклад, нашарування на кремній напівпровідникового матеріалу фосфіду арсеніду галію. Обидва матеріали успішно перетворять енергію видимого світла, а кремній добре поглинає ще інфрачервону частину спектра.

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.

Збереження ефективності

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.

Останні новини