Energi alternatif berkembang sebanyak mungkin di Eropa, menunjukkan hasil janjinya. Jenis panel surya baru muncul, efisiensinya meningkat.
Jika Anda ingin memastikan pengoperasian bangunan industri atau bangunan tempat tinggal akibat energi matahari, Anda harus terlebih dahulu mempelajari perbedaan peralatan, memahami panel surya mana yang cocok untuk kondisi iklim di wilayah tertentu.
Kami akan membantu untuk memahami masalah ini. Artikel ini menjelaskan prinsip pengoperasian konverter fotovoltaik, memberikan gambaran tentang berbagai jenis panel surya dengan indikasi karakteristik, kelebihan dan kekurangannya. Setelah meninjau materi, Anda dapat membuat pilihan yang tepat untuk mengatur tata surya yang efektif.
Prinsip pengoperasian panel surya
Sebagian besar panel surya dalam arti fisik adalah konverter fotoelektrik. Efek pembangkit listrik terjadi di lokasi persimpangan semikonduktor.
Ini adalah wafer silikon yang membentuk dasar dari biaya panel surya, tetapi ketika digunakan sebagai sumber listrik sepanjang waktu, Anda juga harus membeli baterai mahal
Panel ini terdiri dari dua wafer silikon dengan sifat berbeda. Di bawah pengaruh cahaya di salah satu dari mereka ada kekurangan elektron, dan yang lain - kelebihan mereka. Setiap plat memiliki strip pengumpul tembaga yang terhubung ke konverter tegangan.
Panel surya industri terdiri dari banyak sel fotovoltaik berlapis yang terikat satu sama lain dan dipasang pada substrat yang fleksibel atau kaku.
Efisiensi peralatan sangat tergantung pada kemurnian silikon dan orientasi kristalnya. Parameter inilah yang coba diperbaiki oleh insinyur dalam beberapa dekade terakhir. Masalah utama dalam kasus ini adalah tingginya biaya proses yang mendasari pemurnian silikon dan lokasi kristal dalam satu arah di seluruh panel.
Setiap tahun, efisiensi maksimum berbagai panel surya berubah ke atas, karena miliaran dolar diinvestasikan untuk meneliti bahan fotovoltaik baru (+)
Semikonduktor dari konverter fotoelektrik dapat dibuat tidak hanya dari silikon, tetapi juga dari bahan lain - prinsip pengoperasian baterai tidak berubah.
Jenis Konverter Fotoelektrik
Panel surya industri diklasifikasikan berdasarkan fitur desain dan jenis lapisan fotovoltaik yang berfungsi.
Bedakan jenis baterai ini menurut jenis perangkat:
- panel fleksibel;
- modul yang kaku.
Panel film tipis yang fleksibel secara bertahap menempati ceruk yang lebih besar di pasar karena fleksibilitas pemasangannya, karena Anda dapat memasangnya pada sebagian besar permukaan dengan berbagai bentuk arsitektur.
Karakteristik sebenarnya dari panel surya biasanya lebih rendah daripada yang ditunjukkan dalam instruksi. Oleh karena itu, sebelum memasangnya di rumah, disarankan untuk melihat sendiri proyek yang serupa
Menurut jenis lapisan fotovoltaik yang berfungsi, baterai surya dibagi menjadi varietas seperti:
- Silikon: kristal tunggal, polikristalin, amorf.
- Tellurium cadmium.
- Berdasarkan indium-copper-gallium selenide.
- Polimer.
- Organik
- Berdasarkan gallium arsenide.
- Gabungan dan multilayer.
Yang menarik bagi konsumen umum tidak semua jenis panel surya, tetapi hanya dua subspesies kristal pertama.
Meskipun beberapa jenis panel lainnya memiliki efisiensi tinggi, tetapi karena biaya tinggi, mereka tidak banyak digunakan.
Galeri Gambar
Foto dari
Array sel surya monokristalin
Panel Surya Silikon Polikristalin
Panel surya dalam bentuk film
Sel photovoltaic dari indium-copper-gallium selenide
Photocell Gallium arsenide
Panel Surya Cadmium Telluride
Produksi panel surya organik
Panel surya poliester
Sel photovoltaic silikon cukup sensitif terhadap panas. Suhu dasar untuk mengukur pembangkit listrik adalah 25 ° C. Ketika ditingkatkan satu derajat, efisiensi panel berkurang 0,45-0,5%.
Selanjutnya, panel surya yang memiliki minat konsumen terbesar akan diperiksa secara rinci.
Karakteristik panel berbasis silikon
Silikon untuk panel surya terbuat dari bubuk kuarsa - kristal kuarsa yang dihancurkan. Deposit bahan mentah terkaya berada di Siberia Barat dan Ural Tengah, oleh karena itu, prospek untuk bidang energi surya ini hampir tidak terbatas.
Bahkan sekarang, panel silikon kristal dan amorf sudah menempati lebih dari 80% pasar. Karena itu, ada baiknya mempertimbangkannya secara lebih rinci.
Panel silikon monokristalin
Wafer silikon kristal tunggal modern (mono-Si) memiliki warna biru tua yang seragam di seluruh permukaan. Untuk produksinya, silikon yang paling murni digunakan. Fotosel monokristalin di antara semua wafer silikon memiliki harga tertinggi, tetapi juga memberikan efisiensi terbaik.
Panel surya monokristalin besar dengan mekanisme putar sangat cocok dengan lanskap gurun. Ini memberikan kondisi untuk produktivitas maksimum.
Tingginya biaya produksi adalah karena sulitnya mengarahkan semua kristal silikon dalam satu arah. Karena sifat fisik lapisan kerja tersebut, efisiensi maksimum dipastikan hanya ketika sinar matahari tegak lurus dengan permukaan pelat.
Baterai monocrystalline memerlukan peralatan tambahan yang secara otomatis memutarnya pada siang hari sehingga bidang panelnya sejajar tegak lurus dengan sinar matahari.
Lapisan silikon dengan kristal berorientasi satu sisi dipotong dari batang logam silindris, sehingga blok fotovoltaik yang telah selesai berbentuk sudut persegi bundar.
Keuntungan dari baterai silikon kristal tunggal meliputi:
- Efisiensi tinggi dengan nilai 17-25%.
- Kekompakan - penempatan peralatan lebih sedikit per unit daya dibandingkan dengan panel silikon polikristalin.
- Daya tahan - Efisiensi pembangkit daya yang memadai disediakan hingga 25 tahun.
Hanya ada dua kekurangan baterai tersebut:
- Harga tinggi dan pengembalian panjang.
- Sensitivitas terhadap polusi. Debu menyebarkan cahaya, oleh karena itu, efisiensi panel surya yang dilapisi dengannya berkurang tajam.
Karena kebutuhan akan sinar matahari langsung, panel surya kristal tunggal dipasang terutama di area terbuka atau di ketinggian. Semakin dekat area ke garis khatulistiwa dan semakin cerah hari yang dimilikinya, semakin disukai pemasangan jenis sel fotovoltaik ini.
Panel Surya Polikristalin
Panel silikon polikristalin (multi-Si) memiliki warna biru yang tidak rata karena orientasi kristal yang serba guna. Kemurnian silikon yang digunakan dalam pembuatannya sedikit lebih rendah dari analog kristal tunggal.
Multidireksionalitas kristal memberikan efisiensi tinggi dengan cahaya yang tersebar - 12-18%. Ini lebih rendah daripada di kristal searah, tetapi dalam cuaca berawan panel seperti itu lebih efektif.
Heterogenitas bahan juga menyebabkan penurunan biaya produksi silikon. Logam murni untuk panel surya polikristalin dituangkan ke dalam cetakan tanpa trik khusus.
Dalam produksi, teknik khusus digunakan untuk membentuk kristal, tetapi orientasinya tidak terkontrol. Setelah pendinginan, silikon dipotong menjadi beberapa lapisan dan diproses sesuai dengan algoritma khusus.
Panel polikristalin tidak memerlukan orientasi konstan terhadap matahari, oleh karena itu, atap rumah dan bangunan industri secara aktif digunakan untuk penempatannya.
Pada siang hari, ketika ada kekeruhan cahaya, keuntungan dari panel surya silikon amorf tidak akan terlihat, keuntungan mereka hanya terungkap dengan awan pekat atau di tempat teduh (+)
Keuntungan dari panel surya dengan kristal multidirectional meliputi:
- Efisiensi tinggi dalam kondisi cahaya sekitar.
- Kemungkinan pemasangan stasioner di atap bangunan.
- Biaya rendah dibandingkan dengan panel monokristalin.
- Durasi operasi - penurunan efisiensi setelah 20 tahun beroperasi hanya 15-20%.
Kerugian panel polikristalin juga tersedia:
- Efisiensi rendah dengan nilai 12-18%.
- Bulkiness relatif - Diperlukan lebih banyak ruang untuk pemasangan per unit daya dibandingkan dengan rekan kristal tunggal.
Panel surya polikristalin mendapatkan pangsa pasar yang meningkat di antara baterai silikon lainnya. Ini dipastikan dengan peluang potensial yang luas untuk mengurangi biaya produksi mereka. Efisiensi panel tersebut juga meningkat setiap tahunnya, dengan cepat mendekati 20% untuk produk massal.
Panel Surya Silikon Amorf
Mekanisme untuk memproduksi panel surya silikon amorf pada dasarnya berbeda dari pembuatan sel fotovoltaik kristal. Di sini, bukan murni bukan logam yang digunakan, tetapi hidrida, yang uap panasnya diendapkan pada substrat.
Sebagai hasil dari teknologi ini, kristal klasik tidak terbentuk, dan biaya produksi berkurang tajam.
Photocell silikon amorf yang diendapkan dapat dipasang baik pada substrat polimer fleksibel dan pada lembaran kaca yang kaku
Saat ini, sudah ada tiga generasi panel yang terbuat dari silikon amorf, di mana masing-masing efisiensi terasa meningkat. Jika modul fotovoltaik pertama memiliki efisiensi 4-5%, sekarang model generasi kedua dengan efisiensi 8-9% dijual secara besar-besaran di pasar.
Panel amorf dari pengembangan terbaru memiliki efisiensi hingga 12% dan sudah mulai terlihat dijual, tetapi mereka masih cukup mahal.
Karena fitur-fitur dari teknologi produksi ini, dimungkinkan untuk membuat lapisan silikon pada substrat yang kaku dan fleksibel. Karena itu, modul silikon amorf secara aktif digunakan dalam modul surya film tipis yang fleksibel. Tetapi opsi dengan dukungan elastis jauh lebih mahal.
Struktur fisikokimia silikon amorf memungkinkan penyerapan maksimum foton cahaya tersebar lemah untuk menghasilkan listrik. Karena itu, panel seperti itu nyaman digunakan di daerah utara dengan area bebas besar.
Efisiensi baterai berbasis silikon amorf tidak berkurang bahkan pada suhu tinggi, meskipun mereka lebih rendah dalam parameter ini daripada panel gallium arsenide.
Dengan biaya peralatan yang sama, panel surya yang terbuat dari silikon hidrida menunjukkan kinerja yang lebih besar daripada analog mono dan polikristalin (+)
Untuk meringkas, kami dapat menunjukkan keuntungan berikut dari panel surya amorf:
- Keserbagunaan - kemungkinan pembuatan panel yang fleksibel dan tipis, memasang baterai pada segala bentuk arsitektur.
- Efisiensi tinggi dalam cahaya sekitar.
- Pekerjaan yang stabil pada suhu tinggi.
- Kesederhanaan dan keandalan desain. Panel seperti itu praktis tidak pecah.
- Pelestarian kinerja dalam kondisi sulit - penurunan kinerja yang lebih rendah ketika permukaan yang berdebu dibandingkan analog kristal
Kehidupan pelayanan sel fotovoltaik tersebut, mulai dari generasi kedua, adalah 20-25 tahun dengan penurunan daya 15-20%. Kerugian dari panel silikon amorf hanya mencakup kebutuhan untuk area yang lebih besar untuk mengakomodasi peralatan dari daya yang dibutuhkan.
Tinjauan umum perangkat bebas silikon
Beberapa panel surya yang dibuat menggunakan logam langka dan mahal memiliki efisiensi lebih dari 30%. Mereka berkali-kali lebih mahal daripada rekan-rekan silikon mereka, tetapi bagaimanapun mereka telah menempati ceruk perdagangan berteknologi tinggi, berkat karakteristik khusus mereka.
Panel surya logam langka
Ada beberapa jenis panel surya yang terbuat dari logam langka, dan tidak semuanya memiliki efisiensi yang lebih tinggi daripada modul silikon kristal tunggal.
Namun, kemampuan untuk bekerja dalam kondisi ekstrem memungkinkan produsen panel surya tersebut untuk menghasilkan produk yang kompetitif dan melakukan penelitian lebih lanjut.
Panel telluride Cadmium secara aktif digunakan untuk menghadapi bangunan di negara-negara khatulistiwa dan Arab, di mana permukaannya memanas hingga 70-80 derajat di sore hari
Paduan utama yang digunakan untuk pembuatan sel fotovoltaik adalah cadmium telluride (CdTe), indium copper gallium selenide (CIGS) dan indium copper selenide (CIS).
Kadmium adalah logam beracun, dan indium, galium dan telurium cukup langka dan mahal, sehingga produksi massal panel surya berdasarkan pada mereka bahkan secara teori tidak mungkin.
Efisiensi panel tersebut berada pada level 25-35%, meskipun dalam kasus luar biasa dapat mencapai hingga 40%. Sebelumnya, mereka terutama digunakan dalam industri luar angkasa, tetapi sekarang arah baru yang menjanjikan telah muncul.
Karena operasi stabil sel surya logam langka pada suhu 130-150 ° C, mereka digunakan dalam pembangkit listrik tenaga surya. Dalam hal ini, sinar matahari dari puluhan atau ratusan cermin terkonsentrasi pada panel kecil yang secara bersamaan menghasilkan listrik dan memastikan transfer energi termal ke penukar panas air.
Sebagai akibat dari memanaskan air, uap terbentuk, yang menyebabkan turbin berputar dan menghasilkan listrik. Dengan demikian, energi matahari diubah menjadi energi listrik secara bersamaan dalam dua cara dengan efisiensi maksimum.
Analog polimer dan organik
Modul fotovoltaik berdasarkan senyawa organik dan polimer mulai dikembangkan hanya dalam dekade terakhir, tetapi para peneliti telah membuat kemajuan yang signifikan. Perusahaan Eropa menunjukkan kemajuan terbanyak Heliatek, yang telah dilengkapi beberapa bangunan tinggi dengan panel surya organik.
Ketebalan konstruksi film jenis gulungannya Heliafilm hanya 1 mm.
Dalam pembuatan panel polimer, zat seperti karbon fullerene, phthalocyanine tembaga, polyphenylene dan lainnya digunakan. Efisiensi sel surya tersebut sudah mencapai 14-15%, dan biaya produksi beberapa kali lebih sedikit daripada panel surya kristal.
Masalah periode degradasi lapisan kerja organik adalah akut. Sejauh ini, tidak mungkin untuk memastikan tingkat efisiensinya setelah beberapa tahun beroperasi.
Manfaat panel surya organik adalah:
- kemungkinan pembuangan yang ramah lingkungan;
- biaya produksi yang rendah;
- desain yang fleksibel.
Kerugian dari fotosel tersebut meliputi efisiensi yang relatif rendah dan kurangnya informasi yang dapat diandalkan tentang periode operasi panel yang stabil. Ada kemungkinan bahwa dalam 5-10 tahun semua kelemahan sel surya organik akan hilang, dan mereka akan menjadi pesaing serius untuk wafer silikon.
Panel surya mana yang harus dipilih?
Pilihan panel surya untuk rumah pedesaan pada garis lintang 45-60 ° tidaklah sulit. Di sini, ada baiknya mempertimbangkan hanya dua opsi: panel silikon polikristalin dan kristal tunggal.
Jika ada kekurangan ruang, lebih baik memberikan preferensi untuk model yang lebih efisien dengan orientasi satu sisi kristal, dengan area yang tidak terbatas disarankan untuk membeli baterai polikristalin.
Anda tidak boleh mengandalkan perkiraan perusahaan analitis untuk pengembangan pasar panel surya, karena sampel terbaik mereka mungkin belum ditemukan
Memilih produsen tertentu, kapasitas yang dibutuhkan dan peralatan tambahan lebih baik dengan partisipasi manajer perusahaan yang terlibat dalam penjualan dan pemasangan peralatan tersebut. Anda harus menyadari bahwa kualitas dan harga modul fotovoltaik di produsen terbesar sedikit berbeda.
Harap dicatat bahwa ketika memesan satu set peralatan turnkey, biaya panel surya sendiri hanya akan 30-40% dari total. Waktu pengembalian proyek-proyek tersebut adalah 5-10 tahun, dan tergantung pada tingkat konsumsi energi dan kemungkinan menjual kelebihan listrik ke jaringan kota.
Beberapa pengrajin lebih suka merakit panel surya dengan tangan mereka sendiri. Di situs kami ada artikel dengan deskripsi rinci tentang teknologi pembuatan panel seperti itu, koneksi dan pengaturan sistem tata surya.
Kami menyarankan Anda untuk membiasakan diri dengan:
- Cara membuat baterai surya dengan tangan Anda sendiri: instruksi perakitan mandiri
- Sistem pemanas surya: analisis teknologi pemanas berdasarkan sistem surya
- Diagram koneksi untuk panel surya: ke controller, ke baterai dan ke sistem servis
Video yang disajikan menunjukkan pengoperasian berbagai panel surya dalam kondisi nyata. Mereka juga akan membantu untuk memahami masalah memilih peralatan terkait.
Aturan untuk memilih panel surya dan peralatan terkait:
Jenis panel surya:
Pengujian panel kristal tunggal dan polikristalin:
Untuk populasi dan fasilitas industri kecil, belum ada alternatif nyata untuk panel silikon kristal. Tetapi laju pengembangan jenis panel surya baru memungkinkan kita untuk berharap bahwa segera energi matahari akan menjadi sumber utama listrik di banyak rumah negara.
Kami menawarkan semua orang yang tertarik dengan masalah memilih dan menggunakan panel surya untuk memberikan komentar, mengajukan pertanyaan, dan berpartisipasi dalam diskusi. Formulir kontak terletak di blok bawah.