Солнечный модуль или по-другому солнечная батарея представляет собой набор кремниевых пластин (фотоэлектрических элементов), предназначенных для преобразования энергии солнечного излучения в электрическую энергию.
Так как каждая пластина дает всего 5-6 Вт мощности, то их объединяют в батареи суммарной мощностью от 10 Вт до 500 Вт.
На данный момент, для строительства солнечной электростанции используют батареи мощностью 370 Вт и 650 Вт, так как они являются оптимальными с точки зрения стоимости производства и удобства использования.
Важным параметром солнечной батареи является эффективность ее элементов. Уже почти полвека ученые разных стран мира работают над тем, чтобы добиться максимального показателя эффективности от преобразования солнечной энергии в электрическую. И несмотря на то, что уже есть показатели в 44-45 % эффективности, это до сих пор экспериментальные образцы, а их стоимость слишком высока для повсеместного использования.
Стандартная эффективность солнечных модулей составляет в настоящий момент составляет 20-21%, и зависит от типа ячеек. Помимо КПД модуля, есть еще параметр - КПД кремниевой ячейки, который немного выше КПД модуля. Например, для ячеек на основе монокристаллического кремния этот показатель составляет около 23%. Стоит обратить внимание, что некоторые компании, предлагающие солнечные решения, указывают в характеристиках своих модулей КПД кремниевых ячеек, не упоминая эффективность модулей, что не корректно и приводит к путанице.
В продаже сегодня доступны следующие типы панелей:
Моно и поликристаллических модули мало отличаются по своей эффективности и очень схожи по технологиям изготовления. В их основе – выращенные кристаллы кремния. При этом для монокристаллических элементов используют один выращенный кристалл кремния с однородной структурой и высокой степенью очистки. Как следствие, на выходе мощность и эффективность монокристаллического элемента немного выше, чем у поликристаллического. Чем выше эффективность, тем меньше площадь панели при одинаковой мощности и ниже затраты на установку СЭС, поэтому большинство современных СЭС строятся именно на Монокристаллических модулях.
Моно ячейка Поли ячейка
Единственное «преимущество» полимодулей – это их более низкая цена производства, которая в конечном счете с учетом более низкой эффективности перестает быть преимуществом. Так стоимость солнечных модулей в составе Солнечной электростанции составляет всего 35-40%, поэтому повышение эффективности ведет сокращению расходов на другие компоненты и работы по установке, что в конечном счете приводит к тому, что более дорогие Моно панели обеспечивают строительство более дешевых солнечных электростанций и максимизирует возврат инвестиций.
Ежегодно в мире появляются новые технологии для преобразования солнечной энергии в электрическую. На сегодняшний день наиболее современное и передовое солнечное решение, применяемое в мире, – это монокристаллические панели на основе Half-Cut ячеек с технологией PERC. Это то, что выбирают мировые лидеры отрасли, и то, что позволяет получать более высокую эффективность батарей. Благодаря использованию данных технологий увеличивается выходная мощность и снижается внутреннее сопротивление ячеек – в результате обеспечивается дополнительный прирост мощности модуля.
Для солнечных модулей, производимых по передовым технологиям, гарантированный срок службы составляет не менее 25 лет (при условии правильной эксплуатации). Важно отметить, что со временем мощность фотоэлемента снижается, это нормальное явление, связанное с деградацией кремния, и составляет оно около 0,6–0,7% в год. То есть через 25 лет использования, выработка батареи снизится не более чем на 20%. Именно поэтому производители выделяют два типа гарантий – «Гарантия на заводской брак» (обычно 10-12 лет) и «Гарантия на производительность» (обычно 25-30 лет). При этом высокоэффективные модули с полноценным контролем качества производства с большой долей вероятности обеспечат высокие показатели выработки и спустя более длительный срок с момента начала работы.
Что касается тонкопленочных технологий, то данные солнечные батареи зарекомендовали себя с не очень хорошей стороны. Несмотря на низкую себестоимость, большинство мировых производителей в настоящий момент отказываются от их производства и использования, хотя еще в 2010 году на эту технологию возлагали большие надежды. Это связано с тем, что при 7–9% эффективности, буквально через несколько лет эксплуатации их мощность может упасть на 20–40%. В итоге получается невероятно громоздкая и неэффективная система. Конечная стоимость электроэнергии становится значительно выше планируемой, а проект – инвестиционно не привлекательным.
В целом, солнечные модули очень долговечны, надежны, просты в монтаже и установке. Любой, кто может положить шифер на кровлю, сможет установить солнечные батареи. Использовать их можно в любом климате – под дождем или под снегом, при температуре +50 °C и -80 °C, они будут верой и правдой служить не менее 30–40 лет.
Состав солнечного модуля:
Важные параметры солнечного модуля:
Мощность модуля – количество электроэнергии (в среднем, 370–450 Вт), выдаваемое солнечной батареей в час при определенных тестовых условиях (STC или NOCT).
Допуск модуля – отклонение реальной мощности модуля от заявленной в паспорте изделия. Допуск может быть как положительным, так и отрицательным. Положительный допуск означает, что солнечная панель может выдавать не только заданную мощность, но и даже больше. Высокоэффективные модули обладают только положительным допуском, например, плюс 3 %.
Напряжение и ток при нагрузке – это показания вольтметра и амперметра при испытаниях фотоэлектрического модуля в условиях STC/NOCT.
Напряжение холостого хода – это напряжение от солнечной батареи в режиме холостого хода (без нагрузки).
Ток короткого замыкания – значение тока при нулевом напряжении.
КПД солнечного модуля – показывает эффективность модуля, насколько результативно солнечная панель преобразует энергию солнца в постоянный электрический ток, выражается в процентах.
Максимальный вольтаж – максимально допустимое напряжение постоянного тока для цепей с фотомодулями, например: 1000 В или 1500 В.
Количество Bus Bars (токопроводящих шин) – современные ячейки имеют не менее 5ВВ, а оптимальным с точки зрения эффективности является использование 9ВВ ячеек (категория МВВ).
Количество диодов (Bypass diode) – для нормальной работы солнечных панелей необходимо, чтобы солнце освещало всю их лицевую поверхность.
При временном затенении выходная мощность модуля падает, возникает локальный перегрев. Чтобы в результате теневого эффекта панель не вышла из строя, ее обводят 3-4 байпасными диодами, к каждому из которых подсоединяют группу ячеек.
Температурный коэффициент по мощности – отражает влияние повышения или понижения температуры панели на её выходные ток и напряжение. Как известно, напряжение и мощность панели при повышении температуры уменьшаются, а ток повышается. Чем меньше температурный коэффициент изменения мощности, тем лучше.
