Панельный ликбез

Наверное, было бы довольно странным начинать изучение технических аспектов домашней солнечной электростанции с инверторов, кабелей или крепежа, — как–никак все они вторичны (хотя необходимы), – поэтому первым делом нужно внести максимальную ясность в типы, виды, размеры и прочие характеристики солнечных панелей, основных компонентов фотоэлектрических систем.

В качестве основного источника сведений для своего «расследования» я выбрал обзор Службы строительства и сооружения (BCA), которая входит в министерство национального развития правительства Сингапура. Почему Сингапур? Скорее всего, потому что эта страна ассоциируется с уверенным и неоспоримым здравым смыслом, особенно в экономической сфере, и вряд ли её официальные органы будут распространять сомнительные сведения. Впрочем, сомнительных сведений полностью избежать не удалось, но они «проистекали» исключительно из отечественных маркетинговых лозунгов и изощрений.

Читать дальше...

Фотоэлектрические ячейки изготавливаются из светочувствительных полупроводников по одной из двух обширных групп технологий. Наибольшее распространение получили ячейки на основе кристаллического кремния (моно– и поликристаллические), хотя более современные тонкоплёночные элементы, — аморфнокремниевые (а–Si), тандемные (a–Si + микрокристаллы), на основе селенида меди, индия, галлия (CIGS) и теллурида кадмия (CdTe), — быстро набирают популярность: похоже, растущая популярность тонких плёнок обусловлена их меньшей стоимостью — светочувствительный слой на них на два порядка тоньше, чем у кристаллических, а, следовательно, они дешевле в производстве. Следует сразу заметить, что на украинском рынке плёночные модули почти не представлены, а единичные исключения, почему–то, имеют гораздо более высокую стоимость по сравнению с кристаллическими. Вот такой парадокс…

Самыми эффективными считаются светочувствительные панели на основе монокристаллов (в электричество преобразуются 12,5–15% солнечного излучения), поликристаллические — в среднем чуть «послабее» (11–14%), затем идут плёнки CIGS (10–13%), кадмий–теллуровые (9–12%) и, в конце списка, аморфносиликатные a–Si (5–7%). Необходимо также учитывать, что мощность солнечного модуля, собранного из отдельных ячеек, будет меньше простой суммы мощностей использованных элементов из–за зазоров между ними и других неизбежных потерь генерирующей площади.

Другая важная характеристика светочувствительной ячейки — коэффициент электропотерь при повышении температуры. Указанные ранее величины эффективности различных типов фотоэлементов приведены для +25°C и уменьшаются при неизбежном нагревании под воздействием солнечного излучения. Хуже всего «чувствуют» себя на жаре кремнийкристаллические ячейки, а наименее чувствительные — аморфносиликатные. Так, при повышении температуры панели до 50°, — что не является редкостью в летние месяцы на нашей широте, — кристаллические панели снизят свою мощность на 10–12% (то есть, отдача снизится с 12,5–15% до 11–13%), CIGS — на 9%, CdTe — на 6%, а–Si — 5%.

Несмотря на высокую эффективность монокристаллических элементов, они, якобы, больше всех «страдают» от затенения: если тень закрывает хотя бы 10% поверхности ячейки, она практически прекращает генерировать электрический ток. Мне не совсем понятна физическая подоплёка этого явления и его достоверность вызывает серьёзные сомнения, но я не могу не упомянуть о нём, поскольку его часто можно встретить в отечественных ресурсах, посвящённых ФЭС.

Кроме электрических, вернее фотоэлектрических, особенностей различных солнечных панелей, немаловажными являются их весо–габаритные характеристики, чтобы предусмотреть оптимальные размеры территории для их размещения (например, крыши) и прочность несущих конструкций (например, стропил и стоек той же крыши). Оказывается, набор из шестидесяти ячеек (6×10: шесть располагаются в ширину и десять — в высоту), каждая из которых имеет размер 156×156 мм (±1 мм), образует панель 1650×992 мм (±2 мм) весом, примерно 18–20 кг в зависимости от материала и толщины подложки и покрывного слоя (как правило, стекло), и такая панель «поставляет» номинальную мощность 250–280 Вт.

На рынке также присутствуют панели мощностью 295–330 Вт, но это не результат использования более прогрессивной техники: просто они состоят из большего количества ячеек — 72 штуки (6×12 таких же 156×156 мм ±1 мм), что обусловливает габаритный размер 1956×990 мм и вес от 20 до 27 кг. Кстати, для меня так и остаётся загадкой, почему фотоэлектрические ячейки, выпускаемые различными производителями имеют размер 6×6 дюймов, хотя очень сомневаюсь в существовании каких–либо стандартов или всемирных ограничений на этот счёт. Впрочем, говорят, что изредка можно найти ячейки и других размеров, но неизменно кратных дюйму.

Возвращаясь к производителям солнечных модулей, необходимо привести названия компаний, занимающих лидирующее положение в мире по объёмам продукции: Jinko Solar (гор. Шанхай, Китай, с представительствами во всех частях света), Trina Solar (тоже китайская компания и тоже с глобальным представительством), Hanwha QCELLS (южнокорейская компания с производственными мощностями в Южной Корее, Малайзии, Китае и разработчиками в Германии; имеет представительства в более, чем сорока странах), Canadian Solar (Онтарио, Канада, но производство расположено не только в Канаде, но и в Китае, Бразилии, Юго–восточной Азии: представлена своими офисами в 20 странах), JA Solar (ещё один мощный «китаец» на мировом рынке ФЭС и тоже, как и все ранее упомянутые производители, утверждает, что он самый лучший, «номер 1»)