МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ СОЛНЕЧНЫЕ ПАНЕЛИ: принцип работы, производители, преимущества и недостатки

Монокристаллическая солнечная панель — это более дорогой, чем поликристалл, тип фотопанелей, стоимость которых оправдана более высокой эффективностью. За счет этого монокристалл сравнимой с поликристаллическими панелями мощности занимает меньшую площадь, что критически важно при небольшом размере участка или поверхности крыши. В данной статье разобраны особенности монокристаллических пластин, рассмотрены их технические характеристики, а также ситуации, для которых это решение является наиболее оптимальным.

Монокристаллические панели — конструктивные особенности

Монокристаллические солнечные панели

Монокристаллическая солнечная панель — это оборудование, которое предусматривает использование кристалла кремния для преобразования энергии солнца в электрическую энергию. Последний специально выращивается в цилиндрическом виде, а затем нарезается для установки полупроводника на панели.

Название «монокристаллические солнечные панели» отражает способ изготовления данной продукции. Фотоэлементы такой панели представляют собой пластины из единственного кристалла кремния, сформированного при помощи методики Чохральского. Для этого применяется специальная затравка, которая помещается в чан с расплавленным чистым кремнием. Далее затравка вытягивается вверх, а вокруг нее остается кремний, образовывая монокристалл в цилиндрической форме.

Выращенный кристалл нарезается на тонкие восьмиугольные пластины, которые и используются в солнечных панелях. Поскольку каждая ячейка состоит из одного цельного кристалла, электроны получают больше пространства для движения, что напрямую влияет на эффективность работы такого устройства.

Количество монокристаллических пластин напрямую зависит от размера и мощности панели в целом — большинство моделей состоит из 60 или 72 фотоэлементов.

Принцип работы монокристалла

Солнечный свет, падающий на монокристаллическую панель

Принцип работы монокристаллической солнечной панели достаточно простой. Когда солнечный свет попадает на панель, ячейки поглощают энергию от фотонов и создают электрическое поле. Формируется постоянный электрический ток (DC), который можно напрямую использовать для питания соответствующих устройств. Однако поскольку большинство бытовых приборов работают от переменного тока (AC), конструкция солнечных электростанций часто предусматривает наличие инвертора, который занимается преобразованием тока.

Из-за конструктивных особенностей монокристаллических панелей максимальный КПД выдается при прямом попадании солнечных лучей на фотоэлемент.

Технические параметры, мощность и КПД монокристаллических панелей

Монокристаллические панели крупным планом

Если говорить о технических характеристиках солнечных панелей, в первую очередь следует обратить внимание на ее мощность и эффективность. Однако также есть, несколько других параметров, которые следует обязательно учесть:

1. номинальное напряжение — чем больше мощность устройства, тем больше будет напряжение постоянного тока. Обычно монокристаллические панели рассчитаны на показатели 12 В или 24 В. В первом случае конструкция предусматривает наличие 36 ячеек, во втором — 60 или 72;
2. коэффициент мощности в зависимости от температуры — особенная структура монокристаллических солнечных панелей делает их более эффективными при работе в условиях высокой температуры. Тогда как поликристалл начинает терять около 0,45% на каждый 1 °С при выходе за рабочий диапазон;
3. деградация LID — недостатком монокристалла является относительная недолговечность. Из-за того, что пластины изготавливаются из одного элемента, потеря мощности осуществляется быстрее. В первый год эксплуатации она составляет около 3%, но потом темпы снижаются до 0,71%.

КПД монокристалла

В целом монокристаллические солнечные панели более эффективны, чем поликристаллические. Если у поликристалла показатель КПД варьируется в пределах 14–18%, то у монокристалла он составляет порядка 22–23%.

Таким образом, что монокристалл приблизительно на 20% эффективнее поликристалла, что является основной причиной разницы в стоимости данных двух продуктов.

Мощность, размеры и вес

Мощность является одним из наиболее важных показателей солнечных панелей, на который следует обязательно обращать внимание. Этот параметр зависит от количества ячеек и их размера, таким образом, с ростом мощности увеличивается размер и вес панели.

В таблице ниже приведено приблизительное соотношение данных показателей.

Следует учесть, что продукция разных производителей при одинаковой мощности может отличаться по весу и размеру, что также важно учитывать при расчетах.

Преимущества и недостатки монокристаллических солнечных панелей

Монокристаллические панели на крыше частного дома

Монокристалл, как и поликристалл, достаточно распространены на рынке солнечных панелей. Он востребован за счет таких основных преимуществ:

1. более высокий уровень эффективности — КПД панелей находится на уровне 21–23%, превышая этот показатель у поликристалла на 20%;
2. лучшая эргономичность — из-за более высокой эффективности СЭС с монокристаллическими панелями потребует меньше места, чем с поликристаллом, чтобы получить тот же уровень мощности;
3. более высокий показатель термической стойкости в сравнении с поликристаллом;
4. лучшие показатели при слабом солнечном свете, что делает монокристалл более предпочтительным для территорий с частой облачностью;
5. большой гарантийный срок — многие производители уверены в качестве собственной продукции, предлагая покупателям гарантию на 25 лет.

Однако перед покупкой также следует учесть определенные недостатки, которыми обладают монокристаллические солнечные панели. К ним следует отнести:

1. стоимость — это самые дорогие панели, которые доступны на рынке. Они приблизительно на 20% дороже поликристаллических моделей;
2. потеря мощности при очень высокой температуре — с увеличением температурного режима монокристалл будет производить меньше энергии. Однако такая особенность присуща абсолютно всем солнечным панелям. К тому же параметр падения мощности на 1°С существенно ниже, чем у поликристалла;
3. низкий уровень экологичности — во время нарезания готового кристалла остается большой объем отходов, что негативно влияет на экологическую ситуацию на планете.

С учетом вышесказанного, монокристаллические панели часто выбирают в таких ситуациях:

• когда необходимо достичь определенного параметра мощности при наличии ограниченной площади. Например, когда панели СЭС необходимо установить на крышу частного дома. Но стоимость подобной электростанции будет выше, чем с использованием поликристалла;
• при наличии большой площади — монокристаллические солнечные панели часто применяются при наличии большого количества земли, которая не обрабатывается;
• для питания малогабаритной техники — это могут быть телефоны, фотоаппараты или ноутбуки. В таком случае мощность панелей колеблется в диапазоне 5–25 Вт;
• для питания техники с высоким показателем мощности. Если говорить о бытовой технике, это могут быть, например, холодильники.

Средние цены в Украине на монокристаллические солнечные панели

Монокристаллическая солнечная панель и компоненты для ее установки

Как уже было сказано, монокристаллические солнечные панели более высокой ценой из-за используемой технологии изготовления. Также на ценообразование влияет известность производителя и мощность устройства.

Для ориентира ниже приведена стоимость монокристаллических солнечных панелей по состоянию на сентябрь 2023 года в Украине разного производства и разной мощности.

Рейтинг производителей солнечных панелей

Фабрика LG Energy Solution

Сегодня на рынке солнечных панелей находится огромное количество разных компаний. Однако важно отметить, что абсолютное большинство из них является никому не известными фирмами, которые существуют непродолжительный период времени. Это так называемые компании уровня Tier 3 которые занимаются преимущественно ручной сборкой панелей из готовых «чужих» комплектующих и часто являются новичками рынка. Они не вкладывают деньги в научные исследования, не имеют собственных разработок, зато предлагают продукцию по достаточно бюджетным ценам.

Компании уровня Tier 2 присутствуют на рынке солнечной энергетики порядка 2 лет. Они также не занимаются регулярными инвестициями в научно-исследовательскую деятельность, но имеют более высокий, по сравнению с Tier 3, контроль качества. Кроме того, у таких компаний обычно есть собственное производство полного цикла с автоматизацией процессов.

Компании уровня Tier 1 — это флагманы рынка солнечной энергетики, которые «задают моду» в используемых технологиях, занимаются самостоятельными исследованиями и первые внедряют в свою продукцию инновации. Соответственно, продукция таких компаний является самой дорогой на рынке.

Ниже перечислены самые известные игроки первого эшелона.

LG Energy

Данная корпорация больше всего известна благодаря бытовой техники. Однако «LG» также занимается разработкой и выпуском огромного количества разнообразного оборудования, в том числе и солнечных панелей.

Компания постоянно совершенствует уже выпущенные модели и внедряет инновации, которые делают солнечную энергию еще более привлекательным решением.

SunPower

Чрезвычайно известная американская корпорация, которая уже около 40 лет работает на рынке солнечной энергии. Компания особенно гордиться надежностью своей продукции. Маркетологи «SunPower» уверяют, что их солнечные панели сохраняют как минимум 92% мощности даже после продолжительного срока эксплуатации.

Продукция компании пользуется особенной популярностью в США, однако ее также можно часто заметить и в ассортименте магазинов, которые базируются в других странах.

Гарантия на солнечные панели компании составляет 25 лет.

JA Solar

Китайская компания, которая работает на рынке солнечных панелей с 2005 года. Она достаточно молода, однако уже успела разработать несколько инноваций, которые нашли отклик у клиентов.

Продукция компании официально доступна в более чем 120 странах мира. Особенной популярностью она пользуется из-за более доступной стоимости, что позволяет нивелировать небольшой недостаток — невысокий уровень эффективности в сравнении с продукцией других компаний из списка Tier 1.

Canadian Solar

Данный канадский бренд имеет три исследовательские лаборатории, где постоянно работают над разработкой новых технологий и их последующим внедрением в продукцию компании. При этом корпорация часто вкладывается в небольшие предприятия, которые также могут работать в сфере гелиоэнергетики.

«Canadian Solar» предлагает надежные монокристаллические солнечные батареи по неплохой цене и с продолжительным сроком гарантии.

REC Group

Норвежская компания, которая была основана в 1996 году. Это самая большая корпорация по производству солнечных панелей, штаб-квартира которых находится в Европе. При этом производственные мощности REC Group располагаются в Сингапуре.

Корпорация производит надежную продукцию с отличными гарантийными условиями. Однако стоимости таких панелей, как правило, выше, чем у большинства конкурентов.

Aiko Solar

Компания из КНР, суммарная мощность отгрузки которой составляет 10,5 ГВт, что является чрезвычайно достойным результатом. Корпорация предлагает широкий ассортимент продукции, цена которой часто ниже, чем у конкурентов, особенно представляющих другие регионы.

Hanwha Q Cells

Немецко-корейский бренд, который был основан в 1999 году. Производственные мощности компании сосредоточены в 3 основных странах: Малайзии, Южной Корее и Китае. Компания известна тем, что оснащает своим панели запатентованной технологией Q. ANTUM, которая увеличивает срок службы солнечных панелей.

Trina Solar

Большая китайская корпорация, которая на 2018 год отгрузила продукции, общая мощность которой превышала 40 ГВт. Компания была основана в 1999 году. С тех пор она прошла большой путь, став одним из самых больших производителей солнечных панелей.

Гарантийный срок на продукцию фирмы составляет 10 лет, что меньше, чем у многих других компаний. Но при этом цена на монокристаллические солнечные панели не такая высокая, если сравнивать с «LG Energy» или «REC Group».

Longi Solar

Данная компания выпускает продукцию в бюджетном и среднем ценовом сегменте, но при этом является одним из самых больших производителей в мире. Бренд не просто так относится к Tier 1. Его продукция достаточно надежная, отличается высокими эксплуатационными параметрами, но при этом стоит вполне демократично.

Panasonic

Известный японский бренд бытовой техники и разнообразного цифрового оборудования также является одним из самых больших производителей солнечных панелей. «Panasonic» утверждает, что даже после 25-летней эксплуатации мощность их солнечных батарей не упадет ниже нежели 90,76% от первоначального значения.

Солнечные батареи от данной корпорации отличаются высокой стоимостью, но при этом покупатели гарантированно получают высокий уровень качества и выгодные гарантийные условия.

Jinko Solar

Корпорация не так давно работает на рынке солнечной энергетики, но при этом она быстро привлекла необходимые инвестиции, чтобы попасть в список Tier 1. В основном специализируется на продукции бюджетного и среднего ценового сегмента.

Tongwei Solar

Суммарная мощность производимой продукции в год составляет около 12,1 ГВт, что является отличным результатом для компании, которая была основана в 2009 году. Специализируется фирма на производстве как монокристаллических, так и поликристаллических солнечных панелей.

Как правильно купить монокристалл

Монтаж монокристаллических панелей

Если вы хотите установить СЭС в частном доме, существует два способа сделать это:

1. самостоятельно;
2. через компанию-интегратор.

Самостоятельно

Многих привлекает первый вариант, поскольку так можно существенно сэкономить. Однако в таком случае все расчеты придется выполнять самостоятельно, как и подбирать оптимальный тип солнечной панели. Также следует позаботиться о том, чтобы все монтажные работы были осуществлены максимально качественным образом.

Еще одной проблемой станет покупка дополнительного оборудования:

• креплений;
• аккумуляторов;
• инверторов;
• коннекторов;
• проводов и т. д.

Предварительно следует удостовериться в том, что все элементы солнечной электростанции будут совместимы друг с другом и выдавать в сборе необходимый показатель мощности.

Через системного интегратора

Услуги системного интегратора — это более простое, хотя и дорогое решение.

При этом можно рассчитывать на:

• подбор оптимальных солнечных панелей под ваши потребности;
• предварительный расчет мощности СЭС;
• подбор оптимального дополнительного оборудования, которое будет совместимо с выбранными солнечными панелями;
• монтажные работы, которые будут соответствовать необходимым правилам безопасности.

Сводка