대체 에너지는 유럽에서 가능한 한 많이 발전하고 있으며 그 약속의 결과를 보여줍니다. 새로운 유형의 태양 전지판이 나타나면 효율이 증가합니다.
태양 에너지로 인해 산업 건물 또는 주거용 건물의 작동을 보장하려면 먼저 장비의 차이점에 대해 배우고 특정 지역의 기후 조건에 적합한 태양 전지 패널을 이해해야합니다.
이 문제를 이해하는 데 도움을 줄 것입니다. 이 기사는 태양 광 변환기의 작동 원리를 설명하고 특성, 장점 및 단점을 나타내는 다양한 유형의 태양 전지 패널에 대한 개요를 제공합니다. 재료를 검토 한 후 효과적인 태양계를 배치하기위한 올바른 선택을 할 수 있습니다.
태양 전지 패널의 작동 원리
물리적 의미에서 태양 광 패널의 대부분은 광전 변환기입니다. 발전 효과는 반도체 pn 접합부에서 발생한다.
태양 전지 패널 비용의 기초를 형성하는 것은 실리콘 웨이퍼이지만, 24 시간 전기 공급원으로 사용될 때는 고가의 배터리를 추가로 구매해야합니다
이 패널은 속성이 다른 두 개의 실리콘 웨이퍼로 구성됩니다. 그들 중 하나의 빛의 영향으로 전자가 부족하고 다른 하나에는 초과가 있습니다. 각 플레이트에는 전압 변환기에 연결되는 구리 수집기 스트립이 있습니다.
산업용 태양 전지판은 서로 접합되어 연성 또는 강성 기판에 장착 된 많은 적층형 광전지로 구성됩니다.
장비의 효율은 실리콘의 순도와 결정의 방향에 크게 좌우됩니다. 엔지니어가 최근 수십 년 동안 개선하려고 노력한 것은 바로 이러한 매개 변수입니다. 이 경우의 주요 문제는 실리콘의 정제와 전체 패널에서 한 방향으로 결정의 위치를 결정하는 프로세스의 높은 비용입니다.
새로운 태양 광 재료 연구에 수십억 달러가 투자되기 때문에 매년 다양한 태양 전지 패널의 최대 효율이 상향 변경됩니다 (+)
광전 변환기의 반도체는 실리콘뿐만 아니라 다른 재료로도 만들 수 있습니다-배터리 작동 원리는 변하지 않습니다.
광전 변환기의 종류
산업용 태양 전지판은 설계 기능과 작동 광기 전 층의 유형으로 분류됩니다.
장치 유형별로 이러한 유형의 배터리를 구별하십시오.
- 가요 성 패널;
- 단단한 모듈.
유연한 박막 패널은 다양한 건축 형태로 대부분의 표면에 설치할 수 있기 때문에 장착 다양성으로 인해 시장에서 점차 큰 틈새 시장을 차지하고 있습니다.
태양 전지판의 실제 특성은 일반적으로 지침에 표시된 것보다 낮습니다. 따라서 집에 설치하기 전에 비슷한 완성 된 프로젝트를 직접 보는 것이 좋습니다.
작동하는 태양 광 층의 유형에 따라 태양 전지는 다음과 같은 종류로 나뉩니다.
- 실리콘 : 단결정, 다결정, 비정질.
- 텔 루륨 카드뮴.
- 인듐 구리 갈륨 셀레 나이드를 기준으로합니다.
- 고분자.
- 본질적인
- 갈륨 비소를 기준으로합니다.
- 결합 및 다층.
일반 소비자는 모든 유형의 태양 전지판이 아니라 처음 두 결정질 아종에만 관심이 있습니다.
다른 유형의 패널은 효율이 높지만 비용이 높기 때문에 널리 사용되지는 않습니다.
이미지 갤러리
사진
단결정 태양 전지의 배열
실리콘 다결정 태양 전지판
필름 형태의 태양 전지판
인듐 구리 갈륨 셀레 나이드의 광전지
갈륨 비소 광전지
카드뮴 텔루 라이드 태양 전지판
유기 태양 전지판 생산
폴리 에스테르 태양 전지판
실리콘 광전지는 열에 상당히 민감합니다. 발전 측정을위한 기본 온도는 25 ° C입니다. 1도 증가하면 패널의 효율이 0.45-0.5 % 감소합니다.
다음으로, 소비자의 관심이 가장 큰 태양 전지판에 대해 자세히 조사 할 것입니다.
실리콘 기반 패널의 특성
태양 전지판 용 실리콘은 석영 분말-분쇄 석영 결정으로 만들어집니다. 가장 풍부한 원자재 매장량은 시베리아 서부와 중동 우랄에 있으며, 따라서 이러한 태양 에너지의 방향에 대한 전망은 사실상 무제한입니다.
지금도 결정질 및 비정질 실리콘 패널은 이미 시장의 80 % 이상을 차지하고 있습니다. 따라서 더 자세히 고려해 볼 가치가 있습니다.
단결정 실리콘 패널
현대의 단결정 실리콘 웨이퍼 (mono-Si)는 전체 표면에 균일 한 짙은 청색을 가지고 있습니다. 그들의 생산을 위해 가장 순수한 실리콘이 사용됩니다. 모든 실리콘 웨이퍼 중 단결정 광전지는 가격이 가장 높지만 최고의 효율을 제공합니다.
회전 메커니즘이있는 대형 단결정 태양 전지판은 사막 환경에 완벽하게 맞습니다. 생산성을 극대화하기위한 조건을 제공합니다.
높은 생산 비용은 모든 실리콘 결정을 한 방향으로 배향하기 어렵 기 때문이다. 작업 층의 이러한 물리적 특성으로 인해 햇빛이 플레이트 표면에 수직 일 때만 최대 효율이 보장됩니다.
단결정 배터리는 패널의 평면이 가능한 한 태양 광선에 수직이되도록 낮 동안 자동으로 회전시키는 추가 장비가 필요합니다.
단방향 배향 결정이있는 실리콘 층은 원통형 금속 막대로 절단되므로 완성 된 광전지 블록은 모서리에 둥근 사각형 모양이됩니다.
단결정 실리콘 배터리의 장점은 다음과 같습니다.
- 고효율 17-25 %의 값으로.
- 소형화 -다결정 실리콘 패널에 비해 단위 전력 당 장비 배치가 적습니다.
- 내구성 -최대 25 년 동안 충분한 발전 효율을 제공합니다.
이러한 배터리에는 두 가지 단점이 있습니다.
- 높은 가격 긴 투자 회수.
- 오염 민감도. 먼지는 빛을 산란하므로 코팅 된 태양 전지 패널의 효율이 급격히 떨어집니다.
직사광선이 필요하기 때문에 단결정 태양 전지 패널은 주로 열린 공간이나 높이에 설치됩니다. 적도에 가까워지고 맑은 날이 많을수록이 특정 유형의 광전지를 설치하는 것이 더 바람직합니다.
다결정 태양 전지판
다결정 실리콘 패널 (multi-Si)은 결정의 다양한 방향성으로 인해 고르지 않은 청색을 have니다. 제조에 사용되는 실리콘의 순도는 단결정 유사체보다 약간 낮습니다.
결정의 다 방향성은 산란광 12-18 %로 높은 효율을 제공합니다. 단방향 결정보다 낮지 만 흐린 조건에서는 이러한 패널이 더 효과적입니다.
재료의 이질성은 또한 실리콘 생산 비용을 감소시킨다. 다결정 태양 전지판의 정제 된 금속은 특별한 트릭없이 금형에 부어집니다.
생산에서 특수 기술을 사용하여 결정을 형성하지만 방향은 제어되지 않습니다. 냉각 후, 실리콘은 층으로 절단되고 특별한 알고리즘에 따라 처리된다.
다결정 패널은 태양을 향한 일정한 방향을 요구하지 않으므로 주택 및 산업 건물의 지붕이 배치에 적극적으로 사용됩니다.
낮 동안 빛이 흐릴 때 비정질 실리콘 태양 전지 패널의 장점은 눈에 띄지 않으며 짙은 구름이나 그늘에서만 나타납니다 (+)
다 방향 결정을 가진 태양 전지 패널의 장점은 다음과 같습니다.
- 고효율 주변 조명 조건에서.
- 고정식 설치 가능 건물의 지붕에.
- 저렴한 비용 단결정 패널과 비교하여.
- 가동 기간 -20 년의 작동 후 효율 저하는 15-20 %에 불과합니다.
다결정 패널의 단점도 있습니다 :
- 저효율 12-18 %의 값으로.
- 상대 부피 -단결정 제품에 비해 전력 단위당 설치에 더 많은 공간이 필요합니다.
다결정 태양 전지 패널은 다른 실리콘 배터리 중에서도 시장 점유율이 높아지고 있습니다. 이는 생산 비용을 절감 할 수있는 광범위한 기회에 의해 보장됩니다. 이러한 패널의 효율성은 매년 증가하여 대량 제품의 경우 20 %에 빠르게 접근합니다.
비정질 실리콘 태양 전지판
비정질 실리콘 태양 전지판의 생산 메커니즘은 결정질 광전지의 제조와 근본적으로 다르다. 여기에서는 순수한 비금속이 아니라 고온 증기가 기판에 증착되는 수 소화물이 사용됩니다.
이 기술의 결과로 고전적인 결정이 형성되지 않고 생산 비용이 크게 절감됩니다.
침전 된 비정질 실리콘 광전지는 유연한 폴리머 기판과 단단한 유리 시트에 모두 장착 가능
현재 비정질 실리콘으로 만들어진 3 세대 패널이 이미 있으며 각각의 효율이 현저히 증가합니다. 첫 번째 태양 광 모듈의 효율이 4-5 %이면 이제 8-9 %의 효율을 가진 2 세대 모델이 시장에 대량으로 판매됩니다.
최신 개발의 비정질 패널은 최대 12 %의 효율을 가지며 이미 판매되기 시작했지만 여전히 비쌉니다.
이 생산 기술의 특징으로 인해 단단한 기판과 유연한 기판 모두에 실리콘 층을 만들 수 있습니다. 이로 인해, 비정질 실리콘 모듈은 유연한 박막 태양 모듈에 적극적으로 사용됩니다. 그러나 탄력적 인 백업이있는 옵션은 훨씬 비쌉니다.
비정질 실리콘의 물리 화학적 구조는 약한 산란광의 광자를 최대한 흡수하여 전기를 생성 할 수 있습니다. 따라서 이러한 패널은 자유 공간이 큰 북부 지역에서 사용하기에 편리합니다.
비정질 실리콘계 배터리의 효율은 비록이 파라미터가 갈륨 비소 패널보다 열등하더라도 고온에서도 감소하지는 않는다.
동일한 장비 비용으로 실리콘 수 소화물 태양 전지판은 단결정 및 다결정 아날로그 (+)보다 성능이 우수합니다.
요약하면, 비정질 태양 전지 패널의 다음 장점을 나타낼 수 있습니다.
- 다재 -유연하고 얇은 패널 제조 가능성, 건축 형태에 배터리 장착.
- 고효율 주변 광에서.
- 안정적인 작업 고온에서.
- 디자인의 단순성과 신뢰성. 이러한 패널은 실제로 파손되지 않습니다.
- 까다로운 조건에서 성능 유지 -결정질 유사체보다 먼지가 많은 표면에서 성능 저하가 적습니다.
2 세대부터 시작되는 이러한 광전지의 수명은 20 ~ 25 년이며 15 ~ 20 %의 전력 손실이 있습니다. 비정질 실리콘 패널의 단점은 필요한 전력의 장비를 수용하기 위해 더 넓은 영역에 대한 필요성만을 포함한다.
무 실리콘 장치 개요
희귀하고 고가의 금속으로 만든 일부 태양 전지판의 효율은 30 % 이상입니다. 그들은 실리콘보다 몇 배나 비싸지 만 그럼에도 불구하고 특별한 특성으로 인해 첨단 거래 틈새 시장을 차지했습니다.
희귀 금속 태양 전지판
희귀 금속으로 만들어진 여러 유형의 태양 전지판이 있으며, 모두 단결정 실리콘 모듈보다 효율이 높은 것은 아닙니다.
그러나 극한 조건에서 작업 할 수있는 능력은 그러한 태양 전지판 제조업체가 경쟁력있는 제품을 생산하고 추가 연구를 수행 할 수 있도록합니다.
카드뮴 텔루 라이드 패널은 적도 및 아라비아 국가의 클래딩 건물에 적극적으로 사용되며 오후에는 표면이 최대 70-80도까지 가열됩니다.
광전지의 제조에 사용되는 주요 합금은 카드뮴 텔루 라이드 (CdTe), 인듐 구리 갈륨 셀레 나이드 (CIGS) 및 인듐 구리 셀레 나이드 (CIS)이다.
카드뮴은 독성 금속이며, 인듐, 갈륨 및 텔 루륨은 매우 드물고 비싸므로이를 기반으로 한 태양 전지 패널의 대량 생산은 이론적으로 불가능합니다.
이러한 패널의 효율은 25-35 % 수준이지만 예외적 인 경우 최대 40 %에 도달 할 수 있습니다. 이전에는 우주 산업에서 주로 사용되었지만 이제는 새로운 유망한 방향이 나타났습니다.
130-150 ° C의 온도에서 희귀 금속 태양 전지가 안정적으로 작동하기 때문에 태양열 발전소에 사용됩니다. 이 경우 수십 또는 수백 개의 거울에서 나온 태양 광선은 동시에 전기를 생성하고 열 에너지가 수열 교환기로 전달되는 작은 패널에 집중됩니다.
물을 가열하면 증기가 형성되어 터빈이 회전하여 전기가 생성됩니다. 따라서 태양 에너지는 최대 효율로 두 가지 방식으로 동시에 전기 에너지로 변환됩니다.
고분자 및 유기 유사체
유기 및 고분자 화합물을 기반으로 한 태양 광 모듈은 지난 10 년 동안 만 개발되기 시작했지만, 연구원들은 이미 상당한 진전을 이루었습니다. 유럽 회사는 가장 진보를 보여줍니다 헬리아텍이미 유기 태양 전지판이 장착 된 여러 고층 건물에 설치되어 있습니다.
롤형 필름 구조의 두께 헬리아 필름 단 1mm입니다.
중합체 패널의 제조에서, 탄소 풀러렌, 구리 프탈로시아닌, 폴리 페닐 렌 등과 같은 물질이 사용된다. 이러한 태양 전지의 효율은 이미 14-15 %에 이르며 생산 비용은 결정질 태양 전지 패널보다 몇 배나 저렴합니다.
유기 작업 층의 분해 기간 문제는 심각하다. 지금까지 몇 년 동안 작동 한 후에도 효율성 수준을 확실하게 확인할 수는 없습니다.
유기 태양 전지 패널의 장점은 다음과 같습니다.
- 환경 친화적 인 폐기 가능성;
- 저렴한 생산 비용;
- 유연한 디자인.
이러한 광전지의 단점은 비교적 낮은 효율 및 패널의 안정적인 작동 기간에 대한 신뢰할 수있는 정보의 부족을 포함한다. 5-10 년 안에 유기 태양 전지의 모든 단점이 사라지고 실리콘 웨이퍼의 심각한 경쟁자가 될 수 있습니다.
어떤 태양 전지판을 선택해야합니까?
위도 45-60 °의 시골집에 태양 전지 패널을 선택하는 것은 어렵지 않습니다. 여기서는 다결정 및 단결정 실리콘 패널의 두 가지 옵션 만 고려할 가치가 있습니다.
공간이 부족한 경우 한쪽 방향으로 결정을 사용하는보다 효율적인 모델을 선호하는 것이 좋으며, 면적이 무제한이므로 다결정 배터리를 구입하는 것이 좋습니다.
최고의 샘플은 아직 발명되지 않았기 때문에 태양 전지판 시장의 발전을 위해 분석 회사의 예측에 의존해서는 안됩니다.
특정 제조업체, 필요한 용량 및 추가 장비를 선택하면 해당 장비의 판매 및 설치와 관련된 회사 관리자의 참여가 더 좋습니다. 가장 큰 제조업체의 태양 광 모듈의 품질과 가격은 거의 다릅니다.
턴키 장비 세트를 주문할 때 태양 광 패널 자체의 비용은 전체의 30-40 %에 불과합니다. 이러한 프로젝트의 투자 회수 기간은 5-10 년이며, 에너지 소비 수준과 도시 네트워크에 초과 전력을 판매 할 가능성에 달려 있습니다.
일부 장인들은 자신의 손으로 태양 전지 패널을 조립하는 것을 선호합니다. 우리 사이트에는 그러한 패널의 제조 기술, 난방 시스템의 연결 및 배열에 대한 자세한 설명이있는 기사가 있습니다.
다음 사항을 숙지하시기 바랍니다.
- 자신의 손으로 태양 전지를 만드는 방법 : 자체 조립 지침
- 태양열 난방 시스템 : 태양열 시스템을 기반으로 한 난방 기술 분석
- 태양 전지판의 연결 다이어그램 : 컨트롤러, 배터리 및 서비스 시스템
제시된 비디오는 실제 조건에서 다양한 태양 전지 패널의 작동을 보여줍니다. 또한 관련 장비 선택 문제를 이해하는 데 도움이됩니다.
태양 전지판 및 관련 장비 선택 규칙 :
태양 전지 패널의 종류 :
단결정 및 다결정 패널 테스트 :
인구 및 소규모 산업 시설의 경우 결정질 실리콘 패널에 대한 실질적인 대안이 없습니다. 그러나 새로운 유형의 태양 전지 패널의 개발 속도는 곧 태양의 에너지가 많은 시골집에서 주요 전기 공급원이되기를 희망합니다.
우리는 의견을 남기고, 질문하고, 토론에 참여하기 위해 태양 전지판을 선택하고 사용하는 문제에 관심이있는 모든 사람을 제공합니다. 문의 양식은 하단 블록에 있습니다.