Можливо, рішення перевести свій будинок на сонячну енергію було легким. Сонячна енергія корисна не тільки для планети — вона зменшує нашу залежність від викопного палива, — але й для вашого гаманця, оскільки ви отримуєте довгострокову економію на рахунках за електроенергію.
Ця стаття більш детально розглядає ці типи сонячних панелей і висвітлює дизайн сонячних панелей, матеріали та оцінки ефективності для кожного з них, щоб допомогти вам вибрати найкращі сонячні панелі для вашого будинку та бюджет.
Матеріали сонячних панелей
Хоча перехід на сонячну енергію може бути простим, навігація в процесі встановлення може здатися дещо важкою. Вибір самих панелей вимагає певних досліджень і розуміння науки, що стоїть за житловою сонячною енергією.
Сонячні панелі складаються з десятків фотоелектричних елементів (також званих PV-елементами), які поглинають сонячне світло, що потрапляє на дах будинку, і перетворюють цю енергію в електроенергію постійного струму (DC). Більшість домашніх сонячних систем включають інвертор, який перетворює електроенергію постійного струму на електроенергію змінного струму (AC), яка потім може живити будинок. Резервні батареї можуть зберігати невикористану сонячну енергію для використання вночі або під час відключення.
Хоча брендів і стилів сонячних панелей багато, хороша новина полягає в тому, що є лише три основних Типи сонячних панелей, які зараз використовуються в житлових сонячних системах: монокристалічні, полікристалічні та тонкоплівкові. Розглянемо кожну з них докладніше.
Монокристалічні сонячні панелі
Монокристалічні сонячні панелі — монопанелі, як їх часто називають сонячні компанії — отримали таку назву, тому що вони виготовлені з одного чистого кремнію. Монокристалічні панелі є найпоширенішими на дахах житлових сонячних систем, оскільки вони найкраще підходять для невеликих приміщень і служать довше, ніж полікристалічні та тонкоплівкові панелі.
Існує два різних види монокристалічних панелей: пасивований емітер і задній контакт (PERC) і двосторонні. Панелі PERC мають провідний шар, доданий до тильної сторони клітин, щоб збільшити поглинання енергії. Панелі PERC найчастіше використовуються в сонячних системах на дахах.
Подібним чином двосторонні панелі можуть поглинати світло з обох сторін, але з більшою швидкістю, ніж панелі PERC. З цієї причини двосторонні панелі зазвичай зарезервовані для наземних систем, які залишають відкритими обидві сторони панелей.
Конструкція монокристалічної сонячної панелі
Монокристалічні панелі здебільшого суцільночорні, але мають деяку кількість білого простору. Чорний дизайн робить їх менш помітними на даху. Однак вони не такі гладкі, як тонкоплівкові панелі, які повністю чорні й лежать на дахах.
Монокристалічні матеріали для сонячних панелей
Монокристалічні кремнієві сонячні батареї виготовляються за методом Чохральського, у якому затравковий кристал кремнію поміщають у чан із розплавленим чистим кремнієм при високій температурі. Це створює єдиний кристал кремнію або злиток, який потім ділиться на більш тонкі пластини. Ці пластини складають сонячні панелі.
Полікристалічні сонячні панелі
Полікристалічні панелі представляють більш ранню технологію сонячних панелей і тому можуть бути доступнішими, ніж нові монокристалічні різновиди. Однак, оскільки технологія застаріла, полікристалічні панелі не такі ефективні, як їх сучасні аналоги. Вони також погано витримують високі температури, тому не рекомендуються для використання в жаркому кліматі цілий рік.
Конструкція полікристалічної сонячної панелі
Полікристалічні панелі мають блакитний відтінок завдяки процесу їх виготовлення. Синій колір насправді дещо мармуровий на вигляд, тому існують деякі варіації кольору та консистенції від панелі до панелі. Власники будинків, зацікавлені у створенні тонкої системи сонячних панелей, повинні віддавати перевагу монокристалічним панелям замість полікристалічних різновидів.
Полікристалічні матеріали для сонячних панелей
Полікристалічні панелі виготовляються з кремнієвих сонячних елементів, як і монокристалічні панелі. Різниця полягає в процесі охолодження полікристалічних панелей, який створює кілька кристалів, а не один.
Полікристалічні панелі, які використовуються в домашніх сонячних системах, зазвичай мають 60 сонячних елементів, які виробляють близько 240-300 Вт енергії. Середня житлова сонячна панель, для порівняння, містить 72 клітини та генерує від 300 до 400 Вт електроенергії.
Тонкоплівкові сонячні панелі
Через меншу ефективність тонкоплівкові сонячні батареї частіше використовуються у великих промислових сонячних установках, де простір не є обмеженням. І навпаки, тонкоплівкові панелі можуть бути хорошим варіантом для невеликих сонячних проектів, наприклад, для живлення човна, і невеликих комерційних будівель, таких як склади, з тонкими металевими дахами.
Конструкція тонкоплівкової сонячної панелі
Тонкоплівкові панелі мають найвитонченіший вигляд серед трипанельних типів. Оскільки вони повністю чорні, плоскі та гнучкі за формою та розміром, вони легко поєднуються з домом на даху та не потребують будівельних риштувань, які часто мають монокристалічні та полікристалічні панелі робити.
Однак тонкоплівкові панелі неефективні, тому вам знадобиться набагато більше — можливо, навіть достатньо, щоб покрити весь ваш дах — щоб генерувати електроенергію для будинку. Це може призвести до підвищення загальних витрат і збільшення випадків проблем з панеллю, збоїв і загальної деградації з часом.
Тонкоплівкові матеріали для сонячних панелей
Тонкий шар фотоелектричної речовини, наприклад аморфного кремнію або телуриду кадмію, наноситься на тверду поверхню, часто скло, для створення тонкоплівкової панелі. Вибір фотоелектричної речовини, яка використовується у виробничому процесі, дозволить створити різні тонкоплівкові панелі, у тому числі деякі з них дуже гнучкі.
Порівняйте основні типи сонячних панелей
Вартість сонячних панелей
З точки зору кожної панелі, монокристалічні панелі є найефективнішими і, отже, найдорожчими. Полікристалічні панелі насправді можна виготовити, використовуючи фрагменти кристалів, що залишилися від виробництва монокристалічних панелей. Оскільки витрати на виробництво нижчі, а процес виготовлення простіший, полікристалічні панелі набагато дешевші, ніж монокристалічні панелі. Тонкоплівкові панелі, як правило, є найдешевшим типом сонячних панелей через їх надлегку та тонку конструкцію.
Середня вартість ватт:
- Тонка плівка: $0,43–$.70
- Монокристалічний: $0,32–$1.50
- Полікристалічний: $0,70–$1.50
Ефективність сонячної панелі
Чим більше електроенергії може генерувати сонячна панель, тим вищий рейтинг ефективності. Це також означає, що найефективніші панелі займатимуть найменшу кількість місця, і їх буде потрібно менше для функціонуючої домашньої сонячної системи.
На ефективність впливають зміни сонячного світла протягом дня, оскільки похмуре небо, очевидно, зменшує кількість сонячної енергії, яку можуть поглинати панелі. Високий рівень тепла також може негативно вплинути на енергоефективність. Панелі накопичують тепло протягом дня, і це може знизити вихідну потужність до 25% протягом цього часу.
Як монокристалічні, так і полікристалічні панелі підходять для більшості місць, які отримують середню кількість сонячного світла та мають сезонні коливання температури. Тонкоплівкові панелі мають нижчий температурний коефіцієнт, ніж два інших типи панелей, тому вони можуть бути гарним вибором для людей, які живуть у більш жаркому кліматі або в регіонах, які щорічно отримують більше сонячного світла.
Хоча ці незначні варіації впливають на всі поширені типи панелей, варіанти з найвищою ефективністю враховують коливання та компенсують їх з точки зору загальної вихідної потужності.
Нижче наведено розподіл рейтингів ефективності та потужності кожного з різних типів сонячних панелей.
- Монокристалічний:
- ККД — понад 20%
- Потужність - до 300 Вт
- Полікристалічний:
- ККД—15–17%
- Потужність—240–300 Вт
- Тонкоплівковий:
- ККД—6–15%
- Потужність — нестандартне вимірювання, оскільки тонкоплівкові панелі неоднакові за розміром, але загалом менше, ніж кристалічні панелі
Фактори, які слід враховувати при виборі типу панелі
Окрім впливу сонячного світла та тепла, є кілька інших факторів, які можуть впливати на продуктивність сонячної панелі.
Рейтинг Граду
Сонячні панелі перевіряють на удари градом, скидаючи невеликі сталеві сфери з певної висоти або вистрілюючи крижаними кульками прямо на панелі для імітації граду.
Монокристалічні та полікристалічні панелі виготовляються з більш товстих матеріалів і тому можуть протистояти граду зі швидкістю до 50 миль на годину. З іншого боку, тонкоплівкові сонячні батареї менш здатні протистояти граду, оскільки вони більш легкі та гнучкі.
Рейтинг ураганів
The Міністерство енергетики США підтримує список рекомендованих специфікацій для сонячних панелей з точки зору їх здатності протистояти сильним штормам, таким як урагани. Панелі, які відповідають цим специфікаціям, будуть сконструйовані з механізмом блокування або кріплення, щоб запобігти їх перенесенню вітром. Знову ж таки, монокристалічні та полікристалічні панелі за своєю конструкцією важчі та легше модифікуються за допомогою кріпильних пристроїв, ніж тонкоплівкові панелі.
Підсумок: вибір правильної сонячної панелі
Для більшості житлових сонячних систем найкращим варіантом є монокристалічні сонячні панелі. Хоча вони дорожчі, ніж полікристалічні панелі, монокристалічні панелі є більш ефективними та довговічнішими. Це означає, що, незважаючи на вищу вартість, підвищена ефективність і вихідна потужність монокристалічних панелей можуть з часом заощадити ваші гроші на рахунках за електроенергію.
Однак полікристалічні панелі все ще є практичним варіантом для тих, хто хоче перейти на сонячну енергію, але не може дозволити собі вартість монокристалічних панелей. Майте на увазі, що якщо для вас важлива естетика, полікристалічні панелі є найбільш помітними і, можливо, застарілими, з трьох типів сонячних панелей.
Ми не рекомендуємо використовувати тонкоплівкові панелі у вашій сонячній системі житлових будинків через їх неефективність і довгострокову довговічність. Однак, якщо ви хочете забезпечити енергією сарай, майстерню, човен або транспортний засіб для відпочинку, тонкоплівкові панелі можуть бути економічно ефективним варіантом у тонкому дизайні.
Розуміння відмінностей у типах сонячних панелей, не кажучи вже про варіанти, доступні для брендів, може бути надзвичайно складним. Більшість компаній, які встановлюють сонячні панелі, рекомендуватимуть тип панелі та бренд на основі потреб вашого будинку та вашого бюджету. Ми рекомендуємо зв’язатися з компанією Momentum Solar, щоб отримати допомогу з проектуванням вашої житлової сонячної системи та вибором сонячних панелей.
Поширені запитання про житлову сонячну енергію
Більшості будинків знадобиться близько 30 сонячних панелей. Ця оцінка базується на середньому споживанні енергії 1000 кіловат на годину та встановлених панелях потужністю 320 Вт. Однак точна кількість панелей, які вам знадобляться, залежить від розміру вашого будинку, доступного простору на даху та середнього місячного споживання енергії домогосподарством.
Так, у багатьох випадках ви можете управляти будинком повністю на сонячній енергії. Однак сонячна енергія не обов’язково є життєздатним рішенням для кожного будинку.
Спочатку слід розглянути:
- Кількість електроенергії, яку ви зараз використовуєте щомісяця
- Кількість сонячного світла, яке отримує ваш будинок
- Чи можна на вашому даху встановити сонячні панелі
Якщо ви маєте надмірно високі потреби в енергії та/або живете в сильно затіненому місці, сонячні панелі можуть не виробляти достатньо електроенергії для роботи вашого будинку. Подібним чином, якщо ваші енергетичні потреби нормальні, але у вас обмежений простір на даху, потужність вашої сонячної системи буде значно зменшена.
Усі типи сонячних панелей деградують зі швидкістю приблизно 1% на рік. Це нормальний знос без урахування несприятливих погодних умов або змін температури. Якщо встановлено належним чином, панелі повинні прослужити від 25 до 30 років, що є стандартним діапазоном гарантій на ефективність.
Однак монокристалічні панелі є найбільш довговічними з трьох типів сонячних панелей. При плановому обслуговуванні та обмеженому впливі екстремальних погодних умов монокристалічні панелі можуть продовжувати працювати, хоча й на все нижчому рівні продуктивності, до 50 років.
Двома основними недоліками сонячної енергії є початкова вартість і обмеження розміру будинку та розташування щодо розміру системи. Хоча сонячні панелі можуть заощадити ваші гроші в довгостроковій перспективі, вони вимагають серйозних початкових витрат інвестиції — від 11 000 до 50 000 доларів США — і може знадобитися кілька років, щоб почати бачити будь-який прибуток що інвестиції.
Крім того, доступний простір на даху може серйозно обмежити розмір сонячної системи будинку. Це означає, що домовласникам, які хочуть перейти на сонячну енергію, можливо, доведеться використовувати систему, яка недостатньо велика, щоб задовольнити їхні щоденні потреби, або взагалі відмовитися від цієї ідеї.