МОНОКРИСТАЛІЧНІ СОНЯЧНІ ПАНЕЛІ: принцип роботи, виробники, переваги та недоліки

Монокристалічна сонячна панель — це більш коштовний, ніж полікристал, тип фотопанелей, вартість яких виправдана більш як високою ефективністю. За рахунок цього монокристал порівнянної з полікристалічними панелями потужності займає меншу площу, що критично важливо при невеликому розмірі ділянки або поверхні даху. У цій статті розібрано особливості монокристалічних пластин, розглянуто їх технічні характеристики, а також ситуації, для яких це рішення є найбільш оптимальним.

Монокристалічні панелі — конструктивні особливості

Монокристалічні сонячні панелі

Монокристалічна сонячна панель — це обладнання, яке передбачає використання кристалу кремнію для перетворення енергії сонця на електричну енергію. Останній спеціально вирощується у циліндричному вигляді, а потім нарізається для встановлення напівпровідника на панелі.

Назва «монокристалічні сонячні панелі» відображає спосіб виготовлення цієї продукції. Фотоелементи такої панелі є пластинами з єдиного кристалу кремнію, сформованого за допомогою методики Чохральського. Для цього застосовується спеціальна затравка, яка розміщується в чані з розплавленим чистим кремнієм. Далі затравка витягується вгору, а навколо неї залишається кремній, утворюючи монокристал у циліндричній формі.

Вирощений кристал нарізається на тонкі восьмикутні пластини, які використовуються в сонячних панелях. Оскільки кожен осередок складається з одного цілісного кристалу, електрони отримують більше простору для руху, що безпосередньо впливає на ефективність роботи такого пристрою.

Кількість монокристалічних пластин безпосередньо залежить від розміру та потужності панелі в цілому — більшість моделей складається з 60 або 72 фотоелементів.

Принцип роботи монокристалу

Сонячне світло, що падає на монокристалічну панель

Принцип роботи монокристалічної сонячної панелі є досить простим. Коли сонячне світло потрапляє на панель, комірки поглинають енергію від фотонів і створюють електричне поле. Формується постійний електричний струм (DC), який можна використовувати безпосередньо для живлення відповідних пристроїв. Однак оскільки більшість побутових приладів працюють від змінного струму (AC), конструкція сонячних електростанцій часто передбачає наявність інвертора, який займається перетворенням струму.

Через конструктивні особливості монокристалічних панелей максимальний ККД досягається при прямому попаданні сонячних променів на фотоелемент.

Технічні параметри, потужність та ККД монокристалічних панелей

Монокристалічні панелі крупним планом

Якщо говорити про технічні характеристики сонячних панелей, у першу чергу слід звернути увагу на її потужність та ефективність. Однак є кілька інших параметрів, які слід обов’язково врахувати:

1. номінальна напруга — чим більша потужність пристрою, тим більшою буде напруга постійного струму. Зазвичай монокристалічні панелі розраховані на показники 12 або 24 В. У першому випадку конструкція передбачає наявність 36 комірок, у другому — 60 або 72;
2. коефіцієнт потужності залежно від температури — особлива структура монокристалічних сонячних панелей робить їх ефективнішими при роботі в умовах високої температури. Тоді як полікристал починає втрачати близько 0,45% на кожний 1 °С при виході за робочий діапазон;
3. деградація LID — недолік монокристалу — відносна недовговічність. Через те, що пластини виготовляються з одного елементу, втрата потужності здійснюється швидше. У перший рік експлуатації вона становить близько 3%, але потім темпи знижуються до 0,71%.

ККД монокристалу

Загалом монокристалічні сонячні панелі ефективніші, ніж полікристалічні. Якщо у полікристала показник ККД варіюється в межах 14–18%, то у монокристала він становить близько 22–23%.

Таким чином, монокристал приблизно на 20% ефективніший за полікристал, що є основною причиною різниці у вартісті даних двох продуктів.

Потужність, розміри та вага

Потужність є одним із найважливіших показників сонячних панелей, на який слід обов’язково звертати увагу. Цей параметр залежить від кількості осередків та їх розміру, таким чином, зі зростанням потужності збільшується розмір та вага панелі.

У таблиці нижче наведено приблизне співвідношення даних показників.

Слід врахувати, що продукція різних виробників при однаковій потужності може відрізнятися за вагою та розміром, що також важливо враховувати при розрахунках.

Переваги та недоліки монокристалічних сонячних панелей

Монокристалічні панелі на даху приватного будинку

Монокристал, як і полікристал, досить поширені на ринку сонячних панелей. Він затребуваний за рахунок таких основних переваг:

1. вищий рівень ефективності — ККД панелей знаходиться на рівні 21–23%, що перевищує цей показник у полікристалу на 20%;
2. найкраща ергономічність — через більш високу ефективність СЕС з монокристалічними панелями вимагатиме менше місця, ніж з полікристалом, щоб отримати той самий рівень потужності;
3. вищий показник термічної стійкості у порівнянні з полікристалом;
4. найкращі показники при слабкому сонячному світлі, що робить монокристал більш ефективним для територій з частою хмарністю;
5. великий гарантійний термін — багато виробників впевнені у власній продукції, пропонуючи покупцям гарантію на 25 років.

Але перед придбанням також слід врахувати певні недоліки, які мають монокристалічні сонячні панелі. До них слід віднести:

1. ціна — це найдорожчі панелі, які доступні на ринку. Вони приблизно на 20% дорожче за полікристалічні моделі;
2. втрата потужності при дуже високій температурі — зі збільшенням температурного режиму монокристал буде виробляти менше енергії. Але така особливість властива всім сонячним панелям. До того ж параметр падіння потужності на 1°С суттєво нижче, ніж у полікристалу;
3. низький рівень екологічності — під час нарізання готового кристалу залишається великий обсяг відходів, що негативно впливає на екологічну ситуацію на планеті.

З урахуванням вищесказаного, монокристалічні панелі часто вибирають у таких ситуаціях:

• коли необхідно досягти певного параметра потужності за наявності обмеженої площі. Наприклад, коли панелі СЕС необхідно встановити на дах приватного будинку. Але вартість подібної електростанції буде вищою, ніж з використанням полікристалу;
• за наявності великої площі — монокристалічні сонячні панелі часто застосовуються за наявності великої кількості землі, яка не обробляється;
• для живлення малогабаритної техніки — це можуть бути телефони, фотоапарати або ноутбуки. У такому разі потужність панелей коливається в діапазоні 5–25 Вт;
• для живлення техніки з високим показником потужності. Якщо говорити про побутову техніку, це можуть бути, наприклад, холодильники.

Середні ціни в Україні на монокристалічні сонячні панелі

Монокристалічна сонячна панель та компоненти для її встановлення

Як уже було сказано, монокристалічні сонячні панелі дорожчі через технологію виготовлення, яка для них використовується. Також на ціноутворення впливає популярність виробника та потужність пристрою.

Для орієнтиру нижче наведено вартість монокристалічних сонячних панелей станом на вересень 2023 року в Україні різного виробництва та різної потужності.

Рейтинг виробників сонячних панелей

Фабрика LG Energy Solution

Сьогодні на ринку сонячних панелей знаходиться велика кількість різних компаній. Однак важливо відзначити, що абсолютна більшість з них є нікому не відомими фірмами, які існують нетривалий період часу. Це так звані компанії рівня Tier 3 які займаються переважно ручним збиранням панелей з готових «чужих» комплектуючих і часто є новачками ринку. Вони не вкладають гроші в наукові дослідження, не мають власних розробок, натомість пропонують продукцію за досить бюджетними цінами.

Компанії рівня Tier 2 присутні на ринку сонячної енергетики біля 2 років. Вони також не займаються регулярними інвестиціями в науково-дослідну діяльність, але мають вищий, порівняно з Tier 3, контроль якості. Крім того, такі компанії зазвичай мають власне виробництво повного циклу з автоматизацією процесів.

Компанії рівня Tier 1 — це флагмани ринку сонячної енергетики, які «задають моду» у технологіях, що використовуються, займаються самостійними дослідженнями і перші впроваджують у свою продукцію інновації. Відповідно, продукція таких компаній є найдорожчою на ринку.

Нижче перераховані найвідоміші гравці першого ешелону.

LG Energy

Ця корпорація найбільше відома завдяки побутовій техніці. Однак «LG» також займається розробкою та випуском величезної кількості різноманітного обладнання, у тому числі сонячних панелей.

Компанія постійно вдосконалює вже випущені моделі та впроваджує інновації, які роблять сонячну енергію ще більш привабливим рішенням.

SunPower

Надзвичайно відома американська корпорація, яка вже близько 40 років працює на ринку сонячної енергії. Компанія особливо пишається надійністю своєї продукції. Маркетологи «SunPower» запевняють, що їх сонячні панелі зберігають як мінімум 92% потужності навіть після тривалого терміну експлуатації.

Продукція компанії користується особливою популярністю в США, проте її також можна часто помітити і в асортименті магазинів, що базуються в інших країнах.

Гарантія на сонячні панелі компанії становить 25 років.

JA Solar

Китайська компанія, яка працює на ринку сонячних панелей з 2005 року. Вона досить молода, проте вже встигла розробити кілька інновацій, які знайшли відгук у клієнтів.

Продукція компанії офіційно доступна у більш ніж 120 країнах світу. Особливою популярністю вона користується через більш доступну ціну, що дозволяє нівелювати невеликий недолік — невисокий рівень ефективності в порівнянні з продукцією інших компаній зі списку Tier 1.

Canadian Solar

Цей канадський бренд має три дослідні лабораторії, де постійно працюють над розробкою нових технологій та їх подальшим впровадженням у продукцію компанії. При цьому корпорація часто вкладається у невеликі підприємства, які також можуть працювати у сфері геліоенергетики.

«Canadian Solar» пропонує надійні монокристалічні сонячні батареї за непоганою ціною та з тривалим терміном гарантії.

REC Group

Норвезька компанія, яка була заснована у 1996 році. Це найбільш велика корпорація з виробництва сонячних панелей, штаб-квартира яких знаходиться в Європі. При цьому виробничі потужності «REC Group» розташовані в Сінгапурі.

Корпорація виробляє надійну продукцію з відмінними гарантійними умовами. Однак вартості таких панелей, як правило, вище, ніж у більшості конкурентів.

Aiko Solar

Компанія з КНР, сумарна потужність відвантаження якої становить 10,5 ГВт, що є надзвичайно гідним результатом. Корпорація пропонує широкий асортимент продукції, ціна якої часто нижче, ніж у конкурентів, особливо які представляють інші регіони.

Hanwha Q Cells

Німецько-корейський бренд, який був заснований у 1999 році. Виробничі потужності компанії зосереджені в 3 основних країнах: Малайзії, Південній Кореї та Китаї. Компанія відома тим, що оснащує своїми панелями запатентованою технологією Q. ANTUM, яка збільшує термін служби сонячних панелей.

Trina Solar

Велика китайська корпорація, яка на 2018 рік відвантажила продукції, загальна потужність якої перевищувала 40 ГВт. Компанія була заснована у 1999 році. З того часу вона пройшла великий шлях, ставши одним із найбільших виробників сонячних панелей.

Гарантійний термін на продукцію фірми становить 10 років, що менше, ніж у більшості інших компаній. Але при цьому ціна на монокристалічні сонячні панелі не така висока, якщо порівнювати з «LG Energy» або «REC Group».

Longi Solar

Ця компанія випускає продукцію в бюджетному та середньому ціновому сегменті, але при цьому є одним із найбільших великих виробників у світі. Бренд не просто так додано до Tier 1. Його продукція досить надійна, відрізняється високими експлуатаційними параметрами, але при цьому коштує цілком демократично.

Panasonic

Відомий японський бренд побутової техніки та різноманітного цифрового обладнання також є одним із найбільших виробників сонячних панелей. «Panasonic» стверджує, що навіть після 25-річної експлуатації потужність їх сонячних батарей не впаде нижче, ніж 90,76% від первісного значення.

Сонячні батареї від цієї корпорації відрізняються високою вартістю, але при цьому покупці гарантовано отримують високий рівень якості та вигідні гарантійні умови.

Jinko Solar

Корпорація нещодавно з’явилася на ринку сонячної енергетики, але при цьому вона швидко залучила необхідні інвестиції, щоб потрапити до списку Tier 1. В основному спеціалізується на продукції бюджетного та середнього цінового сегменту.

Tongwei Solar

Сумарна потужність продукції, що виробляється в рік, становить близько 12,1 ГВт, що є відмінним результатом для компанії, яка була заснована у 2009 році. Спеціалізується фірма на виробництві як монокристалічних, так і полікристалічних сонячних панелей.

Як правильно придбати монокристал

Монтаж монокристалічних панелей

Якщо ви хочете встановити СЕС у приватному будинку, існує два способи зробити це:

1. самостійно;
2. через компанію-інтегратор.

Самостійно

Багатьох приваблює перший варіант, оскільки так можна суттєво заощадити. Однак у цьому випадку всі розрахунки доведеться виконувати самостійно, як і підбирати оптимальний тип сонячної панелі. Також слід потурбуватися про те, щоб усі монтажні роботи були здійснені максимально якісним чином.

Ще однією проблемою стане купівля додаткового обладнання:

• кріплень;
• акумуляторів;
• інверторів;
• конекторів;
• проводів і т.д.

Попередньо слід переконатись в тому, що всі елементи сонячної електростанції сумісні один з одним і зможуть видавати у зборі необхідний показник потужності.

Через системного інтегратора

Послуги системного інтегратора — це більш просте, хоча і більш вартісне рішення.

При цьому можна розраховувати на:

• підбір оптимальних сонячних панелей під ваші потреби;
• попередній розрахунок потужності СЕС;
• підбір оптимального додаткового обладнання, яке буде сумісне з вибраними сонячними панелями;
• монтажні роботи, які будуть відповідати необхідним правилам безпеки.

Зведення