תרגול השימוש במודולים פוטו-וולטאיים מונו ופולי-גבישיים בפאנלים סולאריים

המאמר דן בשימוש המעשי של סיליקון מונו ופוליקריסטלים בייצור סוגים שונים של תאים סולאריים מודרניים, וכן בהבדלים בין סוגי מודולים סולאריים קיימים אלה.

אנשים רבים עלי אדמות עדיין תלויים במידה רבה במקורות אנרגיה כגון גז, עצי הסקה, מזוט, נפט וכו', אשר פוגעים עוד יותר בסביבה. לכן הכנסת מקורות אנרגיה חלופיים לחייהם, כמו רוח, קרינת שמש, אנרגיה הידרומית, מועילה לשניהם מבחינה אקולוגית, מוסרית וכלכלית.

בהתפתחות העתידית של האנושות, ככל הנראה מקורות אנרגיה לא מתחדשים יעזבו את זירת האנרגיה לצורך אספקתם ומקומם יתפוס מקורות אנרגיה מתחדשים, כגון רוח, הידרו ואנרגיה סולארית. מדובר באנרגיה של קרינת השמש ובאפשרות השימוש בה על ידי אנשים, ואנו נדבר איתך היום במאמר שלנו.

מהם מודולים פוטו-וולטאיים חד-גבישיים ופולי-גבישיים?

נכון להיום, מבין כל סוגי התאים הסולאריים, הנפוצים ביותר בקרב האוכלוסייה הם פאנלים סולאריים: חד-גבישיים ופולי-גבישיים, שלעיתים קרובות נקראים אלה האחרונים גם "פאנלים סולאריים רב-גבישיים".

לוחות מונו-גבישיים.

לוח מונו-גבישי מבני מורכב מעשרות סיליקון מודולי PVנאסף בפאנל אחד. תאים פוטו-וולטאיים אלו מורכבים בתוך בית פיברגלס אמין ועמיד המספק הגנה טובה למודולים פוטו-וולטאיים אלו, הן מפני אבק והן מפני לחות אטמוספרית.

עיצוב פאנל כזה של פאנלים סולאריים מאפשר להם לעבוד במגוון תנאים - הן בים והן ביבשה. הפיכת אנרגיית האור הסולארי בפאנלים סולאריים לאנרגיה חשמלית מתרחשת עקב האפקט הפוטואלקטרי של המרת אנרגיה במודולים הפוטו-וולטאיים של הפאנלים הסולאריים עצמם.

החומר לייצור פאנלים סולאריים חד-גבישיים הוא סיליקון טהור במיוחד, המשמש גם לייצור התקני מוליכים למחצה באלקטרוניקה ואומץ היטב על ידי התעשייה המודרנית. מוטות הסיליקון יחיד קריסטל, גדלים לאט «ונשלפים מהמסת הסיליקון, ואז הם נחתכים לחתיכות בעובי של 0.2-0.4 מ"מ ומשמשים כבר לאחר עיבודם לאחר מכן לייצור תאים פוטו-וולטאיים היוצרים אנרגיה סולארית לוחות .

הפרקטיקה של שימוש בפאנלים סולאריים מודרניים מראה שבמשך שנים רבות אחד הפופולריים והמבוקשים בעולם - פאנלים סולאריים חד גבישיים קיימים. היעילות של לוחות חד-גבישיים היא כ-15-17%.

לוחות פולי-גבישיים.

כאשר מתכת הסיליקון מתקררת באיטיות, מתקבל ממנו סיליקון רב גבישי המשמש לייצור פאנלים סולאריים רב גבישיים, במקרה זה, פעולת הוצאת גבישי הסיליקון מההמסה נשמטת לחלוטין והתהליך עצמו פחות דורש עבודה. מאשר בייצור של סיליקון חד-גבישי, ובהתאם, תאים סולאריים כאלה זולים יותר. עם זאת, חסרון משמעותי של הסיליקון הפולי-גבישי הוא שיש לו אזורים עם גבולות גרגירים הפוגעים מעט באיכותו.

המסגרת של תאים סולאריים פוליבריסטליים (מודולים) עשויה מאלומיניום ומצופה בתרכובת מיוחדת נגד קורוזיה, שהיא שחורה. איכות גבוהה ועמידות של מבנה כזה מושגת כאן על ידי קיבוע מאובטח של נייר הכסף בגב כל מסגרת ואיטום הדוק של הקצוות. כל האלמנטים של פאנל סולארי רב גבישי מכוסים בלמינציה מיוחדת, עמידה בפני טמפרטורות קיצוניות, כמו גם בפני השפעות של שלג וגשם.

על מנת לענות על השאלה מה עדיף - גבישים "מונו" או "פולי", ובהתאם, סוגי התאים הסולאריים, תחילה עליך להבין את ההבדלים והדמיון ביניהם.

ההבדלים העיקריים בין סוגי הגבישים "מונו" ו-"פולי" של תאים סולאריים.

1. ההבדל העיקרי והיסודי בין שני סוגי התאים הסולאריים הללו הוא יעילותם בהמרת אנרגיה סולארית לחשמל. לפאנלים החד-גבישיים של ימינו במהלך ייצור המוני יש יעילות המרת אנרגיה סולארית עד למקסימום של 22%, ואלה המשמשים בטכנולוגיית החלל אפילו עד 38%. זאת בשל הטוהר של חומר הגלם סיליקון קריסטל יחיד, שבסוללות כאלה מגיע לכמעט 100%.

עבור פאנלים רב גבישיים זמינים מסחרית, היעילות של המרת אנרגיה סולארית לחשמל נמוכה בהרבה מזו של פאנלים חד גבישיים והיא מקסימום של 18%. אינדיקטורים ליעילות נמוכה כל כך עבור סוג זה של סוללות נובעים מהעובדה שלצורך ייצורם נעשה שימוש לא רק בסיליקון ראשוני טהור, אלא גם בחומרי גלם מתאי שמש ממוחזרים וכו'. קל, אז עם אותו כוח של סוגים שונים של סוללות - הגודל שלהם יהיה קטן יותר.

2. לגבי המראה החיצוני - שימו לב לדברים הבאים. לפאנלים סולאריים חד-גבישיים פינות מעוגלות ומשטח שטוח. העגלגלות של צורותיהם קשורה כאן לעובדה שסיליקון חד גבישי במהלך ייצורו מתקבל בחסר גלילי. לתאי מודול סולארי רב-גבישי יש צורה מרובעת מכיוון שהחסרים שלהם במהלך הייצור הם גם מרובעים. לפי המבנה שלו, צבע הפולי-גבישים הוא הטרוגני, מכיוון שהרכב הסיליקון הפולי-גבישי הוא גם הטרוגני וכולל סיליקון גבישי רבים ושונים, כמו גם כמות קטנה של זיהומים.

3. לגבי מדיניות המחירים של מודולים סולאריים, תאים סולאריים מסיליקון חד-גבישי יקרים מעט יותר (בכ-10%) ממחיר תאים סולאריים מסיליקון רב-גבישי - אם ניקח, כמובן, מבחינת הקיבולת שלהם. כפי שבטח כבר הבנתם, העלות הגבוהה של תאים סולאריים חד-גבישיים קשורה בעיקר לתהליך היקר יותר של ייצור וטיהור הסיליקון החד-גבישי המקורי.

סיכום.

אם נסכם מעט ממה שנאמר, אנו יכולים להניח שהפרמטרים העיקריים שלפיהם אנו בוחרים סוללות סולאריות לתחנת הכוח הסולארית שלנו, למשל, לבית כפרי - אינם תלויים בסוג התאים הפוטו-וולטאיים המשמשים בהם. אם אנחנו רוצים גרסה חסכונית יותר, אז הבחירה שלנו תיפול על מודולים סולאריים רב-גבישיים - אשר, עם אותו הספק, יהיו מעט יותר גדולים בשטח מאשר מודולים חד-גבישיים, אבל הם מעט יותר זולים. צבע פני השטח של הפאנלים הסולאריים עצמו אינו משחק כל תפקיד בבחירתם, זכור זאת!

בוא נגיד עוד כמה מילים על השימוש בפאנלים סולאריים בעולם לפי סוגיהם. במקום הראשון כאן, עם היקף מכירות של 52.9%, ישנם פאנלים סולאריים פוליבריסטליים זולים יותר. המקום השני מימין מבחינת מכירות שייך לפאנלים מסיליקון חד-גבישיים שהם כ-33.2% בשוק. פנלים סולאריים אמורפיים ואחרים נמצאים במקום השלישי מבחינת מכירות, והיחס שלהם לשוק המכירות הכולל הוא 13.9% (לא התייחסנו אליהם בכתבה).