الألواح الشمسية: تصنيف + نظرة عامة على الألواح المنزلية

في الآونة الأخيرة ، بدت أنظمة الطاقة المستقلة للمنازل رائعة. اليوم يدخلون حياتنا بثقة. لطالما استخدم الأوروبيون المائلون ما يسمى الألواح الشمسية لتزويد منازلهم بالكهرباء. في روسيا ، لا تزال هذه الأنظمة تكتسب شعبية. هذا يرجع إلى التكلفة العالية نسبيا للمعدات. ومع ذلك ، يتم تحسين تقنيات إنتاجها ، ويتراجع سعر الأجهزة تدريجيًا ، مما يجعلها في متناول العملاء. ما لوحات للاختيار لمنزل خاص؟ دعنا نحصل على حق.

مبدأ الخلايا الشمسية

تعمل الأجهزة التي تحول ضوء الشمس إلى كهرباء على مبدأ بسيط إلى حد ما. لفهم ذلك ، تذكر فقط دورة الفيزياء المدرسية. على وجه الخصوص ، قم بتحديث المعرفة حول ما هو تقاطع p-n. هو القادر على تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كهربائية. توضح هذه الظاهرة بوضوح تجربة الترانزستور المنشور. يسقط الضوء على تقاطع pn ، ويبدأ الفولتميتر المتصل به في تسجيل قيم غير مهمة للتيار الكهربائي. مع زيادة منطقة تقاطع pn ، ستزيد كمية الكهرباء المولدة.

يعتمد مبدأ تشغيل الألواح الشمسية على تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كهربائية. تسمح لك المساحة الكبيرة للألواح بتوليد المزيد من الطاقة.

تعمل جميع المحولات الضوئية الحديثة باستخدام هذا المبدأ. تسمح لك المساحة الكبيرة نسبيًا للألواح ذات تقاطعات p-n بالحصول على ما يكفي من الكهرباء. تخضع المواد والبناء للتحسين المستمر ، والذي يزيد من خلاله معامل التحويل الكهروضوئي ، وهو أيضًا كفاءة الجهاز. يعتمد حجم الجهد والتيار الكهربائي للبطارية الشمسية بشكل مباشر على درجة الضوء المحيط للجهاز.

أنواع المحولات الكهروضوئية

عدد الأصناف من الألواح الشمسية الحديثة يقترب من عشرة. كل شكل له خصائصه الخاصة. يمكن تقسيمهم جميعًا بشكل مشروط إلى مجموعتين كبيرتين - فيلم السليكون والبوليمر. دعونا نفكر بمزيد من التفصيل في كل منها.

الألواح الشمسية السليكون

تولد الأجهزة تيارًا مباشرًا ، والذي يظهر نتيجة التلامس مع لوحة السيليكون أو السيليكون-الهيدروجين من الإشعاع الشمسي. ملامح المادة هي أن أشعة الشمس التي تسقط عليها تحول الإلكترونات من مدارات الذرات. تشكل الإلكترونات المحررة تيارًا كهربائيًا.تتميز هذه الأجهزة بأقصى قدر من الكفاءة ، ولكن يصعب تصنيعها ، مما يجعلها مكلفة. هناك العديد من أنواع بطاريات السليكون.

طريقة العرض # 1 - محولات أحادية البلورية

السمة المميزة للعناصر من هذا النوع هي اتجاه الخلايا الحساسة للضوء بدقة في اتجاه واحد. من ناحية ، هذا جيد جدًا ، لأنه يسمح لك بالحصول على أعلى مستوى من جميع أنظمة الكفاءة المماثلة. مع محولات أحادية الكريستال ، تصل إلى 22 ٪. ومع ذلك ، للتشغيل ، يجب دائمًا تشغيل اللوحة نحو الشمس ، وإلا ستنخفض كفاءة الطاقة بشكل حاد.

يعطي الضوء المنتشر عند غروب الشمس أو الفجر ، في الأيام الملبدة بالغيوم ، نتيجة صغيرة جدًا ، مما يجعل محولات البلورة المفردة خيارًا جيدًا للمناطق الجنوبية حيث يوجد العديد من الأيام المشمسة. خارجياً ، يمكن تمييز هذه الأنظمة بسهولة من خلال الزوايا المشطوفة للألواح ، والتي تعزى إلى خصوصيات تصنيعها ، واللون الأسود العميق الذي تعطيه الخلايا في اتجاه واحد.

تتميز الوحدات أحادية البلورية بأعلى كفاءة. وهي تتكون من بلورات السيليكون الموجهة بدقة في اتجاه واحد.

View # 2 - البطاريات الكريستالية

توجد بلورات السيليكون متعددة الاتجاهات على الألواح ، مما يعطي كفاءة أقل مقارنة بالبلورات المفردة. حوالي 18٪. مظهر الألواح مختلف أيضًا. إنها لوحات الشكل المربع الصحيح باللون الأزرق الداكن. يتم تفسير عدم تجانس هيكلها ولونها من خلال حقيقة أنها تحتوي على بلورات سيليكون غير متجانسة ، بالإضافة إلى وجود بعض الشوائب.

تتميز الخلايا الشمسية الكريستالية ببنية غير متجانسة ووجود بلورات السيليكون الموجهة في اتجاهات مختلفة

لتصنيع الألواح متعددة البلورات ، لا يمكن استخدام السيليكون الأولي فقط ، ولكن أيضًا المواد الخام الثانوية المعدة. هذا يفسر وجود عدد معين من العيوب في المعدات. الميزة الرئيسية لهذه الألواح هي كفاءة الطاقة الجيدة في الضوء المنتشر ، مما يجعلها لا غنى عنها للمناطق التي يكون فيها الطقس الغائم غير شائع.

منظر رقم 3 - ألواح سيليكون غير متبلورة

العناصر غير المتبلورة عبارة عن طبقات رقيقة جدًا من السيليكون ، والتي يتم الحصول عليها عن طريق رش المادة في فراغ. الأساس عبارة عن رقائق معدنية عالية الجودة من البلاستيك أو الزجاج. كفاءة هذه الأجهزة صغيرة وتبلغ 6٪ فقط. ويرجع ذلك إلى الاحتراق السريع لطبقات السليكون مقارنة بالرقائق البلورية تحت تأثير الإشعاع الشمسي. كما تظهر الممارسة ، يتم تقليل فعالية الألواح غير المتبلورة بعد شهرين من التشغيل بنحو 20 ٪. بعد عام ونصف إلى عامين ، قد تفشل البطارية ببساطة.

تتميز الوحدات المصنوعة من السليكون غير المتبلور بكفاءة منخفضة ، ولكنها تعمل بشكل فعال للغاية في ظروف تدفق الضوء المنتشر

ومع ذلك ، فإن استخدامهم له ما يبرره. يتم توجيه الخلايا الحساسة للضوء بشكل عشوائي ، مما يزيد بشكل كبير من كفاءة الأجهزة في الطقس الغائم وفي الضوء المتناثر. بالإضافة إلى ذلك ، فإن درجة امتصاص تدفق الضوء الوارد في الألواح غير المتبلورة أعلى بما يقرب من عشرين مرة من الأجهزة المنافسة السليكونية المماثلة. يمكن للتقنية غير المهدرة لإنتاج مثل هذه البطاريات أن تقلل بشكل كبير من تكلفتها. خارجياً ، يمكن تمييز الألواح غير المتبلورة بلون رمادي غامق.

طريقة العرض # 4 - محولات الصور الهجينة

تجمع هذه اللوحات بين البلورات الدقيقة والسيليكون غير المتبلور. إن خصائص محولات تدفق الضوء الهجين قريبة جدًا من خصائص العناصر متعددة البلورات. والفرق الوحيد هو أن أدائهم في ظروف الإضاءة المحيطة أعلى بكثير. ميزة أخرى مميزة لهذه الألواح هي القدرة على تحويل ليس فقط الأشعة فوق البنفسجية ، ولكن أيضًا الأشعة تحت الحمراء إلى تيار كهربائي.

محولات الطاقة الشمسية

بديل واعد لبطاريات السيليكون. وهي عبارة عن طبقة تتكون من طبقة بوليمر نشطة وأقطاب ألمنيوم وركيزة عضوية مرنة وطبقة واقية خاصة. يتم الجمع بين الخلايا الشمسية الفيلم مع بعضها البعض ، مما أدى إلى بطارية شمسية لفة. هذه الأجهزة مرنة للغاية وصغيرة وخفيفة الوزن. تكلفتها أقل قليلاً من نظائرها السليكون ، حيث لا يتم استخدام السيليكون الغالي في الإنتاج. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الأجهزة أكثر ملاءمة للبيئة ، نظرًا لأنها أقل تأثيرًا على البيئة.

كفاءة هذه الأجهزة منخفضة. حوالي 6.5٪. على النطاق الصناعي ، بدأ إنتاج أول بطاريات بوليمر في الدنمارك. تتكون عملية الإنتاج من طباعة خاصة متعددة الطبقات لخلايا ضوئية على فيلم مرن خاص. يمكن بعد ذلك قطعها ، ولفها وتحويلها إلى ألواح شمسية من أي حجم تقريبًا. تكلفة عناصر الفيلم هي ترتيب حجم أقل من السيليكون. ومع ذلك ، لا يزال العثور على مثل هذه اللوحات للبيع صعبًا للغاية. الإنتاج في مرحلة مبكرة من التطور.

لتصنيع وحدات البوليمر الشمسية لا تحتاج إلى السيليكون باهظة الثمن ، مما يقلل بشكل كبير من تكلفة الإنتاج

ما يقدمه السوق - نظرة عامة على الشركات المصنعة

يتم تقديم مجموعة كبيرة من الألواح المصنوعة من البولي وحيدة الكريستال في السوق الروسية. معظمها مصنوع في الصين ، وهذا ليس مفاجئًا ، لأن هذا البلد رائد في إنتاج وبيع أنظمة توليد الطاقة الشمسية المختلفة. المنتجات الألمانية من SCHOTT و Calixo واليابانية من SHARP ومنتجات الشركات الروسية ممثلة أيضًا في السوق. وتشارك الأخيرة في معظم الأحيان في تجميع الخلايا الشمسية من مكونات صينية الصنع.

ومع ذلك ، هناك شركات تنتج محولات ضوئية. ينتج مصنع Hevel ، الواقع في Novocheboksarsk ، ألواحًا هجينة ذات أغشية رقيقة. يتخصص مصنع زحل في كراسنودار في الألواح الشمسية التي تعمل على زرنيخ الغاليوم. هذا الأخير مخصص بشكل أساسي لصناعة الفضاء. يتم تصنيع الوحدات المنزلية من قبل مؤسستين: "مصنع الأجهزة المعدنية الخزفية" في ريازان و "تيليكوم- STV" في زيلينوجراد.

ينتج المصنعون المحليون أنواعًا مختلفة من خلايا السيليكون الشمسية

ينتج مصنع ريازان نوعين رئيسيين من الأجهزة:

• RZMP-130-T مع نطاق طاقة من 105 إلى 145 واط.
• RZMP-220-T مع نطاق طاقة من 200 إلى 240 واط.

تتكون الأجهزة من عدة عناصر متصلة في سلسلة. اللوحة مغطاة بزجاج محكم عالي الشفافية وموضع في ملف الألمنيوم. يمنح هذا التصميم قوة البطارية ويحمي من الظروف الجوية السيئة. تكلفة هذه الأجهزة مرتفعة للغاية. على سبيل المثال ، سيكلف طراز RZMP-130-T ، الذي تبلغ طاقته 120 واط ، المشتري أكثر من 16000 روبل.

تنتج Telecom-STV الكثير من النماذج المختلفة للألواح الشمسية. من بينها وحدات بولي وحيدة الكريستال ، وبطاريات مرنة متخصصة وخاصة ، بالإضافة إلى لوحات بلورية أحادية عالية الكفاءة. يمكن تكييف جهد الخرج لكل من أنظمة الجهد العالي (34-38 فولت) والجهد المنخفض (17-18.5 فولت).

تتوفر وحدات السليكون في إطار من الألمنيوم ، مغطى بزجاج خاص. تمنح الشركة المصنعة خمس سنوات من الضمان على بطارياتها وتقر معداتها ، على الرغم من أن هذا ليس ضروريًا بموجب القانون. لوحات Zelenograd أخف وأقل بشكل عام من Ryazan. تكلفتها أقل مرة ونصف تقريبًا ، على الرغم من حقيقة أن جودة الألواح الشمسية عالية باستمرار.

يمكن أن تعمل الوحدات الشمسية السليكونية غير المتبلورة من مصنع Hevel في ظروف مناخية مختلفة

Hevel Plant هي الوحدة الوحيدة المنتجة للوحدات التي تستخدم تقنية الميكرومورفيك.هذه لوحات مصنوعة على أساس السيليكون غير المتبلور مع كمية معينة من البلورات الدقيقة المتداخلة. تعمل الألواح بكفاءة في الإضاءة المحيطة وتتنافس بثقة مع البطاريات المصنوعة من البولي وبلورات أحادية الكريستال. بدأت الشركة الإنتاج للتو ، لذلك لا يمكن العثور عليه في جميع المتاجر. تكلفة هذه اللوحات معقولة للغاية. يجب أن يدفع الجهاز الذي تبلغ طاقته 125 واط حوالي 10000 روبل ، وهو أعلى قليلاً من المنافس الرئيسي لتكنولوجيا الطاقة الخضراء التايوانية. منتجاتها ذات الخصائص المماثلة تكلف حوالي 7000 روبل.

مجموعة الألواح الشمسية واسعة للغاية. ولا يمكن إلا للشخص الذي سيقوم بشراء محول ضوئي أن يقرر الخيار الذي يجب أن يتوقف عنده. في الوقت نفسه ، يجدر النظر في رأي الخبراء الذين يوصون باختيار وحدات الكريستالات لترتيب إمدادات الطاقة المستقلة في المنزل. من الواضح أن البلورة المفردة أكثر فعالية ، ولكن يجب ألا ننسى أن هذا مؤشر تعسفي إلى حد ما. يزداد استخدام الألواح الشمسية بشكل متزايد. على الرغم من تكلفتها العالية ، فإن هذه الأجهزة تؤتي ثمارها بسرعة. والأهم من ذلك أنها تسمح لك بالحصول على الكهرباء اللازمة تقريبًا "من لا شيء".