Є кілька об’єднаних фотоелектричних перетворювачів (фотоелементів) — напівпровідникових пристроїв, які прямо перетворюють сонячну енергію на постійний електричний струм, на відміну від сонячних колекторів, що виробляють нагрівання матеріалу-теплоносія. Ефективність такого перетворення в середньому становить для модулів на основі монокристалічного кремнію — 17—20%, для модулів на основі полікристалічного кремнію — 8—10%.

Для отримання максимальної продуктивності фотоелектричних модулів (сонячних батарей) їх необхідно встановити під певним кутом щодо площини та під певним азимутом. Для кожної конкретної місцевості оптимальний кут та азимут унікальні.
Виробники гарантують роботу фотопанелей протягом 25 років. Але досвід показує, що практично експлуатуватись фотомодулі можуть значно довше. Потрібно лише враховувати деяке падіння їхньої продуктивності з часом.
Фотоелектричні станції, що працюють у Європі та США близько 25 років, показали зниження потужності сонячних батарей (фотопанелі, фотомодулі) приблизно на 10%. Таким чином можна говорити про реальний термін служби сонячних монокристалічних модулів 30 і більше років. Полікристалічні модулі зазвичай працюють 20 і більше років. Модулі з аморфного кремнію (тонкоплівкові, або гнучкі) мають термін служби від 7 (перше покоління тонкоплівкових технологій) до 20 (друге покоління тонкоплівкових технологій) років. Більше того, тонкоплівкові модулі зазвичай втрачають від 10 до 40% потужності в перші 2 роки експлуатації. Тому близько 90% ринку фотоелектричних модулів в даний час складають кристалічні кремнієві модулі.
Багато виробників дають гарантію на свої модулі на період від 10 до 25 років. При цьому вони гарантують, що потужність модулів знизиться не більше ніж на 10%. Гарантія на механічні ушкодження дається зазвичай терміном від 1 до 5 років.
Розрахунковий термін служби кристалічних модулів зазвичай становить 30 років. Виробники роблять прискорені тести з експлуатації модуля, щоб оцінити його реальний термін служби. Самі сонячні елементи, що використовуються в сонячних модулях, мають практично необмежений термін служби та показують відсутність деградації після десятків років експлуатації. Проте вироблення модулів з часом падає. Це результат двох основних факторів – поступове руйнування плівки, що використовується для герметизації модуля (етиленвінілацетатна плівка, ЕВА) і руйнування задньої поверхні модуля (полівінілфосфатна плівка, ПВФ), а також поступове замутнення прошарку з ЕВА плівки, розташованої між склом.

Герметик модуля захищає сонячні елементи та внутрішні електричні з’єднання від впливу вологи. Оскільки практично неможливо повністю захистити елементи від вологи, модулі насправді «дихають», але це дуже важко помітити. Волога, що потрапила всередину, виводиться назовні вдень, коли температура модуля зростає. Сонячне світло поступово руйнує герметизуючі елементи за рахунок ультрафіолетового випромінювання, і вони стають менш еластичними та більш податливими на механічні дії. Згодом це призводить до погіршення захисту модуля від вологи. Волога, що потрапила всередину модуля, веде до корозії електричних з’єднань, збільшення опору в місці корозії, перегріву та руйнування контакту або зменшення вихідної напруги модуля.
Другий фактор, що зменшує вироблення модуля – це поступове зменшення прозорості плівки між склом та елементами. Це зменшення не помітно неозброєним оком, але призводить до зниження потужності модуля за рахунок того, що менше світла потрапляє на сонячні елементи.

Максимальне погіршення зазвичай гарантується виробниками лише на рівні не більше 20% за 25 років. Однак вимірювання, проведені на реально працюючих з 1980 років модулів показують, що їх вироблення зменшилося не більше ніж на 10%. Дуже багато з цих модулів і досі працюють із заявленими під час виробництва параметрами (тобто немає деградації). Тому можна сміливо говорити, що модулі працюватимуть не менше 20 років і з високою ймовірністю забезпечать високі показники і через 30 років з моменту початку роботи.

В даний час з усіх типів сонячних батарей найбільше поширення серед населення отримали сонячні панелі: монокристалічні та полікристалічні.

Панелі монокристалічні.

Конструктивно монокристалічна панель складається з десятків силіконових фотомодулів, зібраних в єдину панель. Дані фотоелектричні елементи змонтовані в склопластиковий, надійний і довговічний корпус, що дає хороший захист цим фотомодулям, як від пилу, так і від атмосферної вологості.

Така панельна конструкція сонячних батарей дозволяє експлуатувати їх у різноманітних умовах – як на морі, так і на суші. Перетворення сонячної світлової енергії в сонячних батареях на енергію електричну відбувається за рахунок фотоелектричного ефекту перетворення енергії в самих фотомодулях сонячної панелі.

Матеріалом для виготовлення монокристалічних сонячних панелей є понад чистий кремній, що використовується також для виробництва напівпровідникових приладів в радіоелектроніці, і добре освоєний сучасною промисловістю. Стрижні кремнієвого монокристала, повільно ростуть» і витягуються з кремнієвого розплаву, а далі розрізаються на частини, з їх товщиною 0,2-0,4 мм і вже використовуються після їх подальшої обробки, для виготовлення фотоелектричних елементів, що входять до складу сонячних панелей.

Практика використання сучасних сонячних панелей показала, що вже протягом багатьох років одними з найбільш популярних і затребуваних у світі є сонячні монокристалічні панелі. ККД монокристалічних панелей становить приблизно 15-17%.

Полікристалічні панелі.

Коли відбувається повільне охолодження кремнієвого розплаву, то з нього виходить кремний полікристалічний, що використовується для виготовлення полікристалічних сонячних панелей. У цьому випадку операція витягування кристалів кремнію з розплаву повністю опускається, а процес менш трудомісткий, ніж при виготовленні монокристалічного кремнію, а відповідно і такі сонячні батареї дешевше. Але все-таки, суттєвим недоліком полікристалічного кремнію є те, що він має області із зернистими кордонами, які трохи погіршують його якість.

Рамка полікристалічних сонячних батарей (модулів) виготовляється з алюмінію та покривається спеціальним антикорозійним складом, що має чорний колір. Висока якість і довговічність такої конструкції тут досягається шляхом надійного закріплення плівки на звороті кожної рамки і її щільної герметизації по краях. Всі елементи полікристалічної панелі сонячної батареї покриваються спеціальним ламінатом, який стійкий як до перепадів температур, так і до снігу та дощу.

Щоб відповісти на запитання, що ж краще – “моно” або “полі” кристали, а відповідно і типи сонячних батарей, необхідно попередньо розібратися в їх відмінностях і схожості.

Основні відмінності «моно» та «полі» кристалічних типів сонячних батарей.

1. Основна та головна відмінність цих двох типів сонячних батарей полягає в їх ефективності перетворення сонячної енергії на електричну. Сьогоднішні монокристалічні панелі при їх серійному виробництві – мають ефективність перетворення сонячної енергії максимум до 22%, а використовувані в космічних технологіях – навіть до 38%. Це пов’язано з чистотою сировини монокристалів кремнію, яка в таких батареях досягає майже 100%.

У полікристалічних панелей що випускаються серійно ефективність перетворення сонячної енергії на електричну, набагато менше, ніж у монокристалічних панелей, і становить максимум – 18%. Такі низькі показники ефективності в даного типу батарей пов’язані з тим, що для їх виготовлення використовується не тільки чистий первинний кремній, але й сировина з перероблених сонячних батарей тощо. Тут також слід розуміти, що чим вище у сонячних батарей ефективність перетворення сонячного світла, тим при однаковій потужності різних типів батарей – їх розмір буде меншим.

2. Щодо зовнішнього вигляду – зазначимо таке. У монокристалічних елементів сонячних панелей – кути заокруглені, а поверхня однорідна. Округленість їх форм пов’язана тут з тим, що монокристалічний кремній при його виробництві отримують в циліндричних заготовках. Полікристалічні елементи сонячних модулів мають квадратну форму, оскільки їх заготовки під час виробництва – також квадратної форми. За своєю структурою – колір полікристалів неоднорідний, бо склад полікристалічного кремнію також неоднорідний і включає безліч різнорідного кристалічного кремнію, а також у незначній кількості і домішки.

3. Щодо цінової політики сонячних модулів, то сонячні батареї з монокристалічного кремнію трохи дорожчі (приблизно на 10%), ніж ціна сонячних батарей із полікристалічного кремнію – якщо брати, звичайно ж, у перерахунку на одиницю їх потужності. Як, напевно, ви вже зрозуміли, велика ціна монокристалічних сонячних батарей, в першу чергу, пов’язана з більш дорогим процесом виготовлення та очищення вихідного монокристалічного кремнію.

Висновок.

Підсумовуючи невеликий підсумок сказаного, можна припустити, що основні параметри за якими ми підбираємо собі сонячні батареї для нашої сонячної електростанції, наприклад, для заміського будинку – від типу фотоелектричних елементів, що використовуються в них, не залежать. Якщо ми хочемо більш економний варіант виконання, то наш вибір паде на полікристалічні сонячні модулі – які за тієї ж потужності будуть трохи більшими за площею, ніж модулі монокристалічні, але зате трохи їх дешевші. Колір самої поверхні сонячних панелей, ролі взагалі ніякої не грає при їх виборі, врахуйте це!

Скажімо ще кілька слів щодо використання сонячних батарей у світі за їхніми типами. На першому місці тут з обсягом ринку продажів у 52,9% коштують дешевші, полікристалічні сонячні панелі. Друге місце по праву щодо продажів належить панелям з монокристалічного кремнію, яких на ринку приблизно 33,2%. Третє ж місце з продажу – за аморфними та іншими сонячними батареями, з їх співвідношенням до спільного ринку продажів 13,9% (їх ми у статті не розглядали).[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row]