Поликристаллические солнечные батареи: преимущества и области применения

Рост потребления электроэнергии, истощение запасов ископаемого топлива и экологические проблемы заставляют человечество все активнее использовать альтернативные источники энергии. Одним из наиболее перспективных направлений является солнечная энергетика, основанная на применении фотоэлектрических панелей и солнечных батарей. В последние годы эта отрасль демонстрирует стремительный рост, а стоимость солнечных панелей неуклонно снижается. В данной статье мы подробно рассмотрим достоинства поликристаллических солнечных батарей, которые сочетают высокую эффективность и надежность с относительно невысокой стоимостью.

Технология производства поликристаллических солнечных батарей

Поликристаллический кремний для солнечных батарей производится путем охлаждения расплавленного кремния в специальных формах. В отличие от выращивания монокристаллических слитков, этот процесс менее энергозатратный и дешевле. Из поликристаллических слитков нарезаются квадратные пластины, которые используются для создания солнечных элементов.

В монокристаллических батареях применяется кремний очень высокой чистоты, тогда как в поликристаллических может использоваться и вторичное сырье. Это тоже влияет на стоимость. По данным Европейской ассоциации солнечной энергетики (EPIA), в 2010 году доля поликристаллических батарей в мировом производстве составила:

Преимущества поликристаллических солнечных батарей

Поликристаллические солнечные батареи обладают рядом важных преимуществ:

• Более низкая стоимость по сравнению с монокристаллическими батареями той же мощности.
• Высокий показатель надежности и долговечности.
• Устойчивость к воздействию окружающей среды и колебаниям температуры.
• Достаточно высокий КПД по сравнению с тонкопленочными технологиями.

Исследования показывают, что за 20-30 лет эксплуатации мощность поликристаллических батарей снижается не более чем на 10-15%. Это значительно выше, чем у тонкопленочных модулей.

Области применения

Поликристаллические солнечные батареи широко используются как в частном, так и в коммерческом секторе. Для частного дома оптимальным решением будет установка солнечной электростанции мощностью 5-10 кВт. Это позволит существенно экономить на оплате электроэнергии, особенно при совместном использовании с аккумуляторами.

В коммерческом секторе применяются солнечные электростанции от сотен киловатт до десятков мегаватт. Крупнейшая СЭС России мощностью 25 МВт построена в Оренбургской области. Она производит около 30 млн кВт*ч электроэнергии в год.

Рекомендации по выбору и эксплуатации

Чтобы правильно подобрать поликристаллические солнечные батареи, нужно учитывать потребляемую мощность электроприборов в доме, климатические условия региона и особенности размещения. Рассмотрим основные рекомендации.

1. Рассчитать суммарную мощность используемых электроприборов. Учитывать мощность как постоянно включенных (холодильник, морозилка), так и периодически используемых (стиральная машина, чайник, фен и т.д.).

2. Выбрать оптимальную ориентацию и угол наклона солнечных панелей, исходя из широты местности и климатических условий.

3. Правильно расположить батареи, избегая затенения деревьями, зданиями, столбами и пр.

4. Соблюдать правила технического обслуживания, чистить батареи от пыли и снега для обеспечения максимального срока службы.

При возникновении неисправностей необходимо обращаться к квалифицированным специалистам. Самостоятельное устранение дефектов может привести к повреждению батарей и потере гарантии.

Тенденции и перспективы развития технологий

Развитие поликристаллических солнечных элементов идет по пути повышения КПД и снижения себестоимости. Внедряются новые технологии, такие как PERC и HJT. Разрабатываются гибкие панели на основе тонких поликристаллических пленок. По прогнозам к 2030 году КПД поликристаллических модулей может достигнуть 25%, а цена снизится в 2-3 раза.

Поликристаллические солнечные батареи занимают лидирующие позиции на рынке благодаря оптимальному сочетанию цены и качества. Их преимущества делают этот тип батарей привлекательным как для частного потребителя, так и для крупных солнечных электростанций. Технологии не стоят на месте, и в ближайшие годы эффективность поликристаллических модулей будет только расти.

Сравнение поликристаллических и монокристаллических солнечных батарей

Рассмотрим, чем отличаются монокристаллические солнечные батареи от поликристаллических. Главное преимущество монокристаллических батарей - это более высокий КПД, достигающий 20-22%. Однако по стоимости они дороже примерно на 10%.

Поликристаллические батареи немного уступают по КПД, который составляет 15-18%, зато они дешевле в производстве. Внешне панели отличаются цветом и текстурой поверхности.

Плюсы и минусы разных технологий солнечных батарей

Кроме поли- и монокристаллических солнечных элементов, существуют и другие технологии:

• Тонкопленочные (аморфный кремний)
• Кремний CIGS
• Перовскитные солнечные элементы

У каждой технологии есть свои плюсы и минусы по эффективности, стоимости, стабильности, экологичности. Например, перовскитные элементы дешевы в производстве, но пока нестабильны и быстро деградируют.

Перспективы снижения стоимости солнечных батарей

Стоимость солнечных панелей неуклонно снижается по мере развития технологий. Этому способствуют:

• Повышение КПД и производительности оборудования
• Использование более дешевого сырья
• Автоматизация производства

Ожидается, что к 2030 году цена поликристаллических модулей упадет в 2-3 раза по сравнению с текущей.

Влияние погодных условий на выработку солнечных батарей

Выработка электроэнергии солнечными батареями зависит от погодных условий:

• В солнечные дни выработка максимальная
• В пасмурную погоду выработка снижается на 60-80%
• Накопление снега на панелях снижает выработку на 90%

Для регионов с холодным климатом важно предусмотреть регулярную очистку солнечных панелей от снега и наледи.

Решение проблемы аккумулирования энергии

Из-за переменного характера выработки возникает необходимость аккумулирования энергии. Для этого используются солнечные батареи совместно с:

• Аккумуляторными батареями
• Тепловыми аккумуляторами
• Системами подкачки воды

Аккумуляторы позволяют накапливать энергию днем и использовать ее ночью. Перспективны литий-ионные и литий-железо-фосфатные АКБ.