Монокристаллические солнечные панели и поликристаллические: что лучше

Панели из монокристаллов

Понять, что перед вами монокристаллические солнечные панели, очень просто. Их поверхность составляет большое число квадратов, которые имеют срезанные уголки. Монокристаллы с такой формой получаются в процессе изготовления, а объясняется это структурой кристаллической решетки кремния.

Из названия ясно, что при производстве используется один кремниевый кристалл. Чтобы его изготовить, запускают процесс выращивания из расплава, используя чистый кремний. В результате выходит кристаллический элемент в форме цилиндра, который в дальнейшем нарезают тонкими пластинками, и они получают форму срезанных квадратов.

Такая форма позволяет предотвратить нерациональное использование полезных площадей. Монокристаллическая панель отличается однородным цветом и структурой. Это свидетельствует о высокой чистоте кремния (до 99,99 %).

Отдельные квадратные детали складывают в единую панель, окруженную по периметру оболочкой из пластика. После этого солнечный модуль готов к функционированию.

Достоинства

Монокристаллические солнечные батареи обладают рядом преимуществ:

1. Имеют наилучший коэффициент полезного действия среди всех современных моделей.
2. Хорошо функционируют в условиях низких температур.
3. Обладают длительным сроком эксплуатации (до 25 лет).
4. Требуют меньше места по сравнению с другими аналогами при одной и той же отдаче тепла.

Какие фотоэлектрические элементы лучше: поли или моно

По вопросу, какие солнечные батареи лучше — моно или поликристаллические — есть большая доля неопределенности. Категорически сразу отдать предпочтения в рекомендациях и советовать только одни из вариантов неправильно — надо оценивать условия использования и расчеты.

Чем больше кристаллы Si, тем выше КПД, поэтому моноэлементы намного результативнее и КПД у них выше, примерно на 10–15 %, чем у поликристаллов. Последние часто преподносят как менее эффективные. Приведенные утверждения верны, но они подлежат коррекции, так как важен расчет, исходя из цены за Ватт мощности, а он показывает, что поликристаллы обойдутся дешевле на 10–20 %.

Есть мнение, что поли элементы лучше функционируют при низком уровне освещенности. В сети даже есть сравнительные тесты. Не следует им доверять, это отдельные случаи, когда рассматривают конкретных производителей, то есть результат у изделий иных компаний может быть прямо противоположным. Зависимость КПД при тусклом свете от типа кристалла ничтожная, больше значение имеет высокое качество изготовления.

Срок службы, стабильность работы

Плитки поликристаллических батарей деградируют быстрее, но стоимость на 15–20 % ниже и это обычно является решающим фактором на их пользу при выборе.

Касательно стабильности работы: моно фотоэлектрические элементы однозначно лучше, но данный фактор не настолько значим и существенный, чтобы быть главной определяющей по вопросу, чему отдать предпочтение.

Итог: что выбрать в разных ситуациях и условиях

Когда подойдет поликристаллическая фотоэлектрическая панель:

• для установки на относительно больших крышах, земле, когда отсутствует недостаток в площади. Иногда нет смысла переплачивать, если места хватает с избытком и поставленные цели по количеству электричества можно достичь, используя более дешевый тип панелей;
• для ограниченного бюджета.

Рекомендуем к прочтению: подробно рассказываем как сделать солнечную панель своими руками.

Монокристаллы лучшие, а порой незаменимые, когда площадь под установку ограниченная, например, маленькие крыши. Солнечные монобатареи производят больше энергии с единицы площади, но есть и минус: с повышением температуры (нагрева) выходная мощность (КПД) падает медленнее у поликристаллических элементов. Впрочем, по этому параметру (по температурному коэффициенту) часто все зависит от качества производства.

Особенности рынка

Основной объем на рынке принадлежит поликристаллическим солнечным панелям и причина этому — низкая цена. Однако тенденция меняется из-за удешевления производства и технологий, что позволяет применять новые решения (панели гетероструктурные, PERC и тому подобное) и устанавливать доступную цену. Рынок постепенно становится ориентированным не на стоимость, а на эффективность изделий и технологические нововведения. Данная тенденция усиливается, так как даже самые продвинутые технологии удешевляются из года в год.

Панели из поликристаллов

Поликристаллические солнечные батареи имеют в своем составе элементы с большим числом кристаллов. Какие же отличия в процессе производства поликристаллов? Их не выращивают дорогим и  долгим по времени способом, как монокристаллические. Расплавленный кремний постепенно охлаждается и затвердевает, в результате выходит заготовка из поликристаллов кремния в виде прямоугольника. Готовый материал нарезают на тончайшие пластинки (менее 1 мм).

По структурной однородности и чистоте эта модель уступает монопанелям. Сырьем могут служить отработавшие свой срок солнечные панели.

Подготовленные поликристаллические элементы наклеиваются на сплошное основание и заключаются в алюминиевую рамку, которую покрывают черной краской. На заключительном этапе делают герметизацию рамки, ламинируют всю поверхность для предотвращения порчи от воздействия внешней среды (осадки, перепады температур). Именно от этого этапа зависит, как долго солнечная батарея сможет проработать.

Достоинства

1. Процесс производства более дешевый и простой. Это сказывается на стоимости товара.
2. Хорошая результативность при функционировании в облачных погодных условиях, этому способствует неравномерная поверхность панели.
3. Поликристаллические солнечные панели отличаются более разнообразными параметрами по размерам и формам.
4. Болееустойчивы к перепадам температуры окружающей среды.

Установка солнечной панели

Для более эффективного применения батареи нужно обязательно учитывать следующие факторы ее установки:

• месторасположения устройства не должно в течение дня закрываться тенью любых других предметов;
• чтобы поток световых лучей на фотоэлемент был максимален, желательно его оборудовать поворотным устройством, выдерживающим постоянную ориентацию на солнце;
• оптимальный угол наклона модуля к вертикали сильно зависит от местности где расположена СЭС и времени года, все знают, что солнце зимой находится ниже над горизонтом;
• ухода за лицевой стороной прибора, очистки стекла от наслоений грязи и снега, нужно обеспечить к нему удобный доступ человека.

Собрать солнечную установку можно своими руками, предварительно изучив соответственную литературу.

Сравнение основных характеристик монокристаллических и поликристаллических элементов

Каждая из систем имеет свои плюсы и минусы. Как определить, что предпочтительнее, моно- или поликристаллы? Предлагаем вашему вниманию сравнительную таблицу, в которой рассмотрены ключевые характеристики каждого из вариантов:

Параметр	Монокристаллы	Поликристаллы	Вывод
Температурный коэффициент	0,45 %	0,45 %	Снижение мощности в системах обоих типов происходит практически одинаково
Скорость деградации	На 3 % в первый год эксплуатации, в последующие — на 0,71 %.	На 2 % в первый год эксплуатации, на 0,67 % в последующие годы.	Разница несущественна, поэтому ею можно пренебречь.
Цена	Высокая стоимость, обусловлена сложностью производства.	На 10-15 % дешевле, чем монокристаллические элементы.	Для многих цена оказывается решающим доводом в пользу поликристаллических панелей.
Фоточувствительность (при уровне освещенности 600 Вт/м2	При одинаковой мощности модулей разница не превышает 10 %.	По сути этим показателем можно пренебречь.
Годовая выработка	По данным лаборатории PHOTON она незначительно выше (не более 2 %) у монокристаллов. Однако более подробные исследования показали, что имеет значение не только тип панели, но и бренд.	Важнее свойства конкретной солнечной батареи — именно они являются ключевым критерием выбора.

При выборе солнечных панелей необходимо обращать внимание не только на тип фотоэлементов, но и на другие критерии: соотношение цены и эффективности, заявленный ресурс (гарантийный срок), напряжение при максимальной мощности, комплектацию.

Минусы панелей обоих видов

Несмотря на то, какая существует разница в технологическом процессе, у названных солнечных модулей есть одинаковые недостатки, которые преимущественно связаны с характерными особенностями кремния:

1. Поликристаллические солнечные модули, как и монокристаллические,обладаютповышенной хрупкостью. Поэтому располагать их необходимо на твердом ровном основании. Если на поверхности ячейки образуется трещина, то панель не пригодна для дальнейшего использования.
2. Продуктивность в преобразовании энергии солнца не слишком высока. Поликристаллические панели имеют КПД до 15-18 %, а монокристаллические – 22 %. Даже панели, задействованные в космических технологиях, выдают КПД не более 38 %.
3. Производительность и тех, и других батарей полностью зависит от солнечной погоды. То есть наибольшая эффективность будет в южных областях, где солнце светит дольше и количество ясных дней преобладает над пасмурными.
4. Чтобы обеспечить работу солнечных батарей (моно- или поли-), понадобится электростанция или аккумулятор для преобразования энергии и стабилизации напряжения на выходе.
5. Процессу старения одинаково поддаются как поли-, так и монокристаллы. Монокристаллические элементы за четверть века теряют эффективность работы на 20 %, поликристаллические за такой же период теряют до 30 %. Несмотря на бесперебойность поступления энергии, солнечная панель со временем нуждается в обновлении.
6. Стоимостьизделия с использованием энергосберегающих технологий достаточно высокапо сравнению с ценой обычных товаров.

В чём же разница?

Итак, если имеется монокристаллическая и поликристаллическая солнечная панель, разница между ними находится в плоскости себестоимости и эффективности. Изготовление монокристаллов обходится дорого и требует большого количества времени. Другой тип панелей производится намного быстрее, что делает себестоимость гораздо ниже. Соответственным образом отличаются технические характеристики модулей.

Рассматривая поликристаллические или монокристаллические солнечные батареи, следует учитывать эти факторы и принимать во внимание условия эксплуатации модулей. Монокристаллы не переносят загрязнения лицевой поверхности, тогда как поликристаллы к этому более устойчивы. Сравнение этих видов производилось в лабораторных условиях, которые на практике организовать невозможно.

Сравнение технических параметров

Для удобства сравнения уместно отобразить технические параметры поли и моно панелей таблицей:

ХарактеристикаМонокристаллПоликристалл

Структура	Зерна в одном направлении, параллельно.	Кристаллы разнонаправленные, не параллельные.
Технология	Цилиндрические образования из кристаллов нарезают на пластины, обрезают до квадратных форм.	Обрезаются изначально на прямоугольные заготовки.
t° изготовления	+1400	+800… +900
Форма	Прямоугольники, квадраты со скошенными углами (квази или псевдо прямоугольники).	Прямоугольники, квадраты, без срезанных углов.
Толщина	≤300 μm	300~500 μm
Стабильность	Высокая.	Изделие дорогое, но цена ниже, чем у монокристалла.
Стоимость	У монокристаллических панелей цена выше.
Окупаемость	Около 2 лет.	3–4 года.
КПД	15–23	12–17

Монокристаллические панели чаще черного цвета, поли — темно-синие, но это не категорическая характеристика. Два варианта плитки могут иметь и разные оттенки в зависимости от просветляющего, антиотражающего покрытия. Надо отметить, что параметр по стоимости относительный: развитие методов удешевления производства сделало разрыв минимальным.

Преимуществ и недостатки мультикристаллических солнечных панелей

Панели из плиток, состоящих из множества кристаллов, именуются «поли» или «мульти». Для изготовления применяется не долговременное наращивание и создание условий для медленного разрастания, а окунание затравки в ванну со специальной смесью кремния. После медленного остывания формируется структура с множеством кристалликов, сориентированных разнонаправленно. Затем производится нарезка прямоугольников, а из них — пластин, плиток нужных параметров.

Поликристаллические солнечные батареи имеют такие преимущества:

• намного дешевле, так как процесс создания менее трудозатратный, проще и более быстрый;
• при нагреве модуля выходная мощность снижается менее значительно.

Минусы:

• чистота Si ниже, чем в монокристаллических фотоэлектрических солнечных элементах, соответственно, КПД также ниже — 12–17 %.
• для аналогичного результата генерации электричества потребуется больше площади, соответственно, и модулей, чем при использовании монокристалла.

Особенности поликристаллических панелей

Поликристаллы получают путем постепенного охлаждения расплавленного кремния. Такая технология обходится дешевле, чем искусственное выращивание монокристаллов, правда, на краях поликристаллов может присутствовать зернистость, что приводит к снижению их эффективности. Принципиальное отличие от монокристаллических — неоднородная структура и окрас. Это обусловлено примесями и тем, что в системе содержатся кристаллы разного типа. Особенности:

• КПД меньший, чем у монокристаллических элементов — до 17-18 %;

• доступная цена — производство поликристаллических панелей менее затратное;

• скорость утраты мощности (деградация) поликристаллов меньше, чем у монокристаллов.

Таким образом, если стоит задача получить определенное количество электроэнергии, при использовании поликристаллических панелей потребуется большая площадь. Есть мнение, что их выгоднее использовать в регионах с преобладанием пасмурных дней — при недостаточном количестве солнца поликристаллы дают больше энергии, чем монокристаллы.

Монокристаллические батареи

Именно с появления в 1950 годах технологии для создания монокристаллов кремния началась революция в солнечной энергетике. По сегодняшний день метод не просто эффективный и актуальный, но единственный для создания наиболее эффективных солнечных монопанелей как массового товара.

Монокристаллические солнечные батареи (mono — один), как видно из названия, состоят из одного, цельного кристалла кремния.

Технология изготовления моно- и поли- фотоэлектрических плиток отличается, отсюда разные их свойства. В первом случае используется метод Чохральского — кристалл выращивается постепенно из расплавленного Si. Вокруг затравки из частички указанного элемента разрастается готовый продукт. По мере остывания образуется окончательный кремниевый элемент с цилиндрической геометрией.

Характерный признак монокристаллических солнечных панелей — однородность оттенка и структуры, что также свидетельствует о кремнии высокочистого состава. Цена, КПД — основное, в чем отличаются поли и моно гелио панели, если характеризовать их в общем и поверхностно, но эти критерии, как правило, главные для среднестатистической процедуры выбора.

Плюсы и минусы монокристаллических гелио панелей

Монокристаллические солнечные панели обладают такими достоинствами:

• самый высокий КПД среди подобных изделий — 15–23 %;
• требуется меньше панелей для аналогичной производительности по сравнению с поликристаллами, что также экономит место, трудозатраты, дополнительные устройства материалы (контроллеры, стабилизаторы, крепления) при установке;
• долговечнее — обычно гарантия производителя около 25 лет;
• кремний в таком виде не «стареет», не утрачивает с течением времени свойства, хорошо сохраняет производительность. Изнашиваются покрытия, пленки, контакты, но не сама плитка. Монокристалл имеет стабильные качества на протяжении всего срока службы.

Недостаток у монокристаллов только один — высокая цена.

Какие модули выбрать?

Выбор оптимального варианта надо производить по сочетанию стоимости, качества и технических показателей. Руководствоваться только конструкцией — неправильно, такой подход может стать причиной нерационального расхода денег. Надо произвести тщательный расчет потребностей дома в электроэнергии, прибавить необходимый запас на непредвиденные ситуации и на падение производительности с увеличением срока службы.

Руководствуясь этими данными производят подбор наиболее соответствующих солнечных модулей. Приоритет монокристаллов очевиден, но, если расходы на них слишком велики, вполне можно заменить на более доступные поликристаллические модули.

Особые факторы, влияющие на эффективность

В большой мере на эффективность влияет технология. Например, модули n-типа имеют такие характеристики:

• меньшую деградацию от потенциала. Даже через 20 лет сохраняется прежняя производительность;
• более высокое КПД (кВт/час) на протяжении года;
• возможность создания двусторонних панелей (мощнее на 5–30 %).

В сети есть видео, где сравниваются разные поколения продукции, например, моно с двумя шинами и поли — с тремя. При увеличении количества этих элементов с двух до трех или применения уже становящихся стандартом четырех токосъемных шин эффективность фотоэлектрических панелей растет. Разница уже зависит от поколения. Не стоит игнорировать и качество исполнения. Последний фактор часто выступает причиной, почему у неизвестной торговой марки монокристаллическая солнечная батарея, которая должна быть лучше, показывает худшую работу, чем поли панель надежного бренда.

Какие солнечные батареи лучше — моно или поли?

Среди обывателей существует одно предубеждение. Оно заключается в том, что панели на базе монокристаллических ячеек (Mono-Si) всегда лучше, чем поликристаллических (Poly-Si). Основанием для этого служит более высокий номинальный КПД моделей первого типа.

Источник этого предубеждения – непонимание того факта, что обеспечить идеальные условия освещения для Mono-Si модулей в российских условиях невозможно. Из подобных панелей целесообразно строить электростанции в ОАЭ или Марокко, где солнце стоит близко к зениту, а дожди случаются раз в год.

Для реальных условий большинства регионов мира ситуация следующая. Чтобы определить, какие солнечные батареи лучше – моно или поли, независимая лаборатория  IEC отобрала 20 модулей (по 1 моно и 1 поли) всех представителей ТОП-10 рейтинга Блумберга. Все прочие параметры образцов были идентичными

Модули испытывались по всем стандартным тестам. Результаты оказались такими:

Как следует из таблицы, никакого явного преимущества более дорогих монокристаллических над поликристаллическими вариантами в реальных условиях не существует.

Единственным явным плюсом можно считать меньший размер первых относительно последних. 

Типы солнечных панелей, что такое моно и поликристалл

Типы солнечных батарей:

• кремниевые — из кристаллов Si, твердые с определенной хрупкостью плитки. Стандарт, традиционные изделия. Наиболее эффективное, а возможно, единственное высоко результативное решение, если требуется основательная система в классическом ее понимании с хорошей отдачей, окупаемостью. Чаще всего их подразумевают, используя термин «солнечные панели»;
• пленочные — КПД в 3 раза ниже, чем у кремниевых, это эластичная пленка, которую можно наклеивать. Основное преимущество в легкости использования, монтажа, возможности модификации форм. Пленочные солнечные батареи — это инновация, изделие имеет потенциал для совершенствования, но на данное время для серьезной системы их сложно рассматривать. Эластичные фотоэлектрические элементы дороже кремниевых, не окупятся за свой срок эксплуатации, который намного меньший (10–12 лет против 15–20 лет);
• арсенид-галиевые, из аморфного кремния — особо продвинутые технологии, самые производительные батареи, но чрезвычайно дорогие, на рынке встречаются редко, это не массовая продукция.

Кремниевые фотогальванические батареи разделяются на монокристаллические, поликристаллические. Плитки панелей создаются формированием массы вокруг затравки из Si — именно в этом процессе и есть различия для указанных двух вариантов. Финишные этапы одинаковые — делают p-, n-переходы, устанавливают электроконтакты, токоведущие линии, наносят антиотражающий слой.