Paneles solares: clasificación + resumen de paneles domésticos

Más recientemente, los sistemas de energía autónomos para hogares han parecido fantásticos. Hoy están ingresando con confianza en nuestras vidas. Los europeos inclinados han estado utilizando durante mucho tiempo los llamados paneles solares para proporcionar electricidad a sus hogares. En Rusia, tales sistemas todavía están ganando popularidad. Esto se debe al costo relativamente alto del equipo. Sin embargo, la tecnología de su producción se está mejorando y el precio de los dispositivos está disminuyendo gradualmente, haciéndolos más accesibles para los clientes. ¿Qué paneles elegir para una casa privada? Vamos a hacerlo bien.

El principio de las células solares.

Los dispositivos que convierten la luz solar en electricidad funcionan según un principio bastante simple. Para entenderlo, solo recuerda el curso de física de la escuela. En particular, actualice el conocimiento de lo que es una unión p-n. Es él quien puede convertir la energía de la luz en energía eléctrica. Este fenómeno ilustra vívidamente la experiencia con un transistor recortado. La luz cae sobre la unión pn, y el voltímetro conectado a ella comienza a registrar valores insignificantes de la corriente eléctrica. Con un aumento en el área de unión pn, aumentará la cantidad de electricidad generada.

El principio de funcionamiento de los paneles solares se basa en la conversión de energía luminosa en energía eléctrica. La gran área de los paneles le permite generar más energía.

Todos los convertidores fotovoltaicos modernos funcionan con este principio. El área relativamente grande de las placas con uniones p-n le permite obtener suficiente electricidad. Los materiales y el diseño están experimentando una mejora continua, debido a que el coeficiente de conversión fotoeléctrica aumenta, también es la eficiencia del dispositivo. La magnitud del voltaje y la corriente de salida de la batería solar depende directamente del grado de luz ambiental del dispositivo.

Tipos de convertidores fotoeléctricos

La cantidad de variedades de paneles solares modernos es cercana a diez. Cada variación tiene sus propias características. Todos ellos se pueden dividir condicionalmente en dos grandes grupos: silicio y película de polímero. Consideremos con más detalle cada uno de ellos.

Paneles solares de silicio

Los dispositivos generan corriente continua, que aparece como resultado del contacto con una placa de silicio o silicio-hidrógeno de radiación solar. Las características del material son tales que los rayos del sol que caen sobre él desplazan los electrones de las órbitas de los átomos. Los electrones liberados forman una corriente eléctrica.Dichos dispositivos se caracterizan por su máxima eficiencia, pero son bastante difíciles de fabricar, lo que los hace caros. Hay varias variedades de baterías de silicio.

Vista # 1 - Convertidores monocristalinos

Una característica distintiva de los elementos de este tipo es la dirección de las células fotosensibles estrictamente en una dirección. Por un lado, esto es muy bueno, ya que le permite obtener el más alto de todos los sistemas de eficiencia similares. Con convertidores de cristal único, alcanza el 22%. Sin embargo, para el funcionamiento, el panel siempre debe girarse hacia el sol, de lo contrario, la eficiencia energética disminuirá considerablemente.

La luz difusa al atardecer o al amanecer, en días nublados, da un resultado muy pequeño, lo que hace que los convertidores monocristalinos sean una buena opción para las áreas del sur donde hay muchos días soleados. Externamente, estos sistemas se pueden distinguir fácilmente por las esquinas biseladas de los paneles, lo que se debe a las peculiaridades de su fabricación y al color negro profundo que las células dan en una dirección.

Los módulos monocristalinos se caracterizan por la más alta eficiencia. Consisten en cristales de silicio orientados estrictamente en una dirección.

Vista # 2 - Baterías policristalinas

Los cristales de silicio omnidireccionales se encuentran en las placas, lo que proporciona una menor eficiencia en comparación con los cristales individuales. Es aproximadamente el 18%. La apariencia de los paneles también es diferente. Son placas de la forma cuadrada correcta en azul oscuro. La heterogeneidad de su estructura y color se explica por el hecho de que contienen cristales de silicio heterogéneos y, además, están presentes algunas impurezas.

Las células solares policristalinas se caracterizan por una estructura no homogénea y la presencia de cristales de silicio orientados en diferentes direcciones.

Para la fabricación de paneles policristalinos, no solo se puede utilizar silicio primario, sino también materias primas secundarias preparadas. Esto explica la presencia de una cierta cantidad de defectos en el equipo. La principal ventaja de tales placas es su buena eficiencia energética en luz difusa, lo que las hace indispensables para áreas donde el clima nublado no es infrecuente.

Vista # 3 - paneles de silicio amorfo

Los elementos amorfos son capas muy delgadas de silicio, que se obtienen pulverizando el material al vacío. La base es una lámina de metal, plástico o vidrio de alta calidad. La eficiencia de tales dispositivos es pequeña y asciende a solo el 6%. Esto se debe al agotamiento más rápido de las capas de silicio que las obleas cristalinas bajo la influencia de la radiación solar. Como muestra la práctica, la efectividad de los paneles amorfos después de dos meses de funcionamiento se reduce en aproximadamente un 20%. Después de uno y medio o dos años, la batería simplemente puede fallar.

Los módulos hechos de silicio amorfo tienen una baja eficiencia, pero funcionan de manera muy efectiva en condiciones de flujo de luz difusa

Sin embargo, su uso está justificado. Las células fotosensibles están orientadas al azar, lo que aumenta significativamente la eficiencia de los dispositivos en tiempo nublado y con luz dispersa. Además, el grado de absorción del flujo de luz entrante en los paneles amorfos es casi veinte veces mayor que el de dispositivos similares de la competencia de silicio. La tecnología sin desperdicio para la producción de tales baterías puede reducir significativamente su costo. Externamente, las placas amorfas se pueden distinguir por un color gris oscuro.

Vista # 4 - Convertidores de fotos híbridos

Dichos paneles combinan microcristales y silicio amorfo. Las propiedades de los convertidores de flujo de luz híbridos son muy similares a las propiedades de los elementos policristalinos. La única diferencia es que su rendimiento en condiciones de luz ambiental es mucho mayor. Otra característica distintiva de tales paneles es la capacidad de convertir no solo la radiación ultravioleta, sino también los rayos infrarrojos en corriente eléctrica.

Convertidores solares de película de polímero

Una alternativa prometedora a las baterías de silicio. Son una película que consiste en una capa activa de polímero, electrodos de aluminio, un sustrato orgánico flexible y una capa protectora especial. Las fotocélulas de película están interconectadas, lo que da como resultado una batería solar en rollo. Dichos dispositivos son muy flexibles, compactos y ligeros. Su costo es ligeramente menor que los análogos de silicio, ya que el silicio costoso no se usa en la producción. Además, los dispositivos son más ecológicos, ya que tienen menos impacto en el medio ambiente.

La eficiencia de tales dispositivos es baja. Es aproximadamente el 6.5%. A escala industrial, las primeras baterías de polímero comenzaron a producirse en Dinamarca. El proceso de producción consiste en una impresión especial de múltiples capas de una célula solar en una película flexible especial. Posteriormente se puede cortar, torcer y convertir en paneles solares de casi cualquier tamaño. El costo de los elementos de película es un orden de magnitud menor que el del silicio. Sin embargo, encontrar estos paneles a la venta sigue siendo muy difícil. La producción se encuentra en una etapa temprana de desarrollo.

Para la fabricación de módulos solares de polímeros no se necesita un silicio costoso, lo que reduce significativamente el costo de producción

Lo que ofrece el mercado - resumen de fabricantes

En el mercado ruso se presenta una gran variedad de paneles de poli y monocristales. La mayoría de ellos están hechos en China, lo cual no es sorprendente, ya que este país es líder en la producción y venta de varios sistemas de generación de energía solar. Los productos alemanes de SCHOTT y Calixo, los japoneses de SHARP y los productos de compañías rusas también están representados en el mercado. Estos últimos suelen participar en el ensamblaje de células solares a partir de componentes de fabricación china.

Sin embargo, hay empresas que producen fotoconvertidores. La planta de Hevel, ubicada en Novocheboksarsk, produce paneles híbridos de película delgada. La planta de Saturno en Krasnodar se especializa en paneles solares que funcionan con arseniuro de galio. Estos últimos están destinados principalmente a la industria espacial. Los módulos domésticos son producidos por dos empresas: la planta de dispositivos cermet en Ryazan y Telecom-STV en Zelenograd.

Los fabricantes nacionales producen varios tipos de células solares de silicio.

La planta de Riazán produce dos tipos principales de dispositivos:

• RZMP-130-T con un rango de potencia de 105 a 145 vatios.
• RZMP-220-T con un rango de potencia de 200 a 240 vatios.

Los dispositivos constan de varios elementos conectados en serie. El panel está cubierto con vidrio texturizado templado altamente transparente y colocado en un perfil de aluminio. Este diseño proporciona resistencia a la batería y protege contra condiciones climáticas adversas. El costo de tales dispositivos es bastante alto. Por ejemplo, el modelo RZMP-130-T, cuya potencia es de 120 vatios, le costará al comprador más de 16,000 rublos.

Telecom-STV produce muchos más modelos diferentes de paneles solares. Entre ellos se encuentran módulos de poli y monocristal, baterías flexibles especializadas y especiales, así como paneles de cristal único de alta eficiencia. El voltaje de salida se puede adaptar tanto para sistemas de alto voltaje (34-38 V) como de bajo voltaje (17-18.5 V).

Los módulos de silicio están disponibles en un marco de aluminio, cubierto con un vidrio especial con textura. El fabricante otorga cinco años de garantía en sus baterías y certifica su equipo, aunque por ley esto no es necesario. Los paneles de Zelenograd son más ligeros y menos generales que Riazán. Su costo es casi una vez y media menor, a pesar de que la calidad de los paneles solares es consistentemente alta.

Los módulos solares de silicio amorfo de Hevel pueden funcionar en varias condiciones climáticas

Hevel Plant es el único que produce módulos que utilizan tecnología micromórfica.Estas son placas hechas a base de silicio amorfo con una cierta cantidad de microcristales intercalados. Los paneles funcionan eficientemente con luz ambiental y compiten con confianza con baterías de poli y monocristal. La compañía acaba de comenzar la producción, por lo que aún no es posible encontrarla en todas las tiendas. El costo de tales paneles es bastante asequible. Un dispositivo con una potencia de 125 W tendrá que pagar alrededor de 10,000 rublos, que es un poco más alto que el del principal competidor de Taiwan Green Energy Technology. Sus productos con propiedades similares cuestan alrededor de 7,000 rublos.

La gama de paneles solares es muy amplia. Y solo una persona que está a punto de adquirir un fotoconvertidor puede decidir en qué opción debe detenerse. Al mismo tiempo, vale la pena considerar la opinión de expertos que recomiendan elegir módulos policristalinos para organizar el suministro de energía autónomo en el hogar. Está claro que los cristales individuales son más efectivos, pero no debemos olvidar que este es un indicador bastante arbitrario. El uso de paneles solares se está volviendo cada vez más popular. A pesar de su alto costo, estos dispositivos rápidamente dan sus frutos. Y lo más importante, le permiten obtener la electricidad necesaria "casi de la nada".