instalace solárních panelů v posledních deseti letech explozivně rostly po celém světě.

nejlepší část je, že jejich náklady se dramaticky klesla o 99% za poslední čtyři desítky let, tak není lepší čas než nyní využít čisté solární energie pro váš domov nebo podnikání na nižší účet za elektřinu.

Podle 2018 data z International Renewable Energy Alliance, (IRENA), Spojené Státy je svět je třetí největší solární energie uživatele, za Čínou a Japonskem. Spojené království je na 7. místě následované Austrálií na 8. místě.

jak se desetiletí chýlí ke konci, prognóza solární energie nikdy nevypadala jasněji.

odborníci v oboru ve skutečnosti předpovídají, že Spojené státy zdvojnásobí své solární instalace ze dvou milionů na čtyři miliony do roku 2023.

velká část tohoto růstu nastane předvídatelně ve slunné Kalifornii, ale několik dalších států stojí v čele solárních projektů. Všimněte si z níže uvedeného grafu, že tři z pěti nejlepších států vedoucích v instalacích solárních panelů v roce 2019 byly v ne příliš slunném severovýchodě Spojených států.

Dokonce i ve velké BRITÁNII, s méně slunce, než mnoha částech USA, měl více než jeden milion solární panel zařízení v roce 2018, což je o téměř 2% (z hlediska energie) z předchozího roku.

Austrálie mezitím zasáhla značku 2 milionů solárních instalací v 2018.

ve světle tohoto trendu sluneční energie, kamkoli se otočíte, urychleno naléhavostí zastavit spalování fosilních paliv a přepnout 100% na obnovitelnou energii co nejrychleji, možná si myslíte, že je čas skočit na palubu.

Pokud ano, vítejte v revoluci sluneční energie!

jedním z hlavních problémů, když jste zpočátku zvažuje instalaci solárního panelu pro váš domov nebo podnikání je výběr nejlepší typ solárního panelu pro vás.

v tomto článku se hluboce ponoříte do tří hlavních možností solárních panelů, které jsou dnes k dispozici. Jsou to:

• Monokrystalického
• Polykrystalické
• Tenký film

technologie se opírá všechny tyto tři typy solárních panelů dosáhli významného zlepšení v průběhu času, aby vyhovoval vašim energetických potřeb lépe.

budeme také zkoumat, co se děje a přichází ve světě sluneční energie. To zahrnuje technologie jako:

• Bifacial solar
• Concentrated PV (photovoltaic) cell
• Solar tiles
• Transparent solar panels

Všechny tyhle inovace v oblasti solární energetiky, jsou špičkové a mnoho, zejména bifacials a Cpv, jsou komerčně dostupné v některých oblastech a za konkurenceschopné ceny. Hodně si slibují, že podpoří segment zelené energie v celosvětovém mixu spotřeby energie.

například se očekává, že bifaciální solární moduly do roku 2024 zvýší kapacitu desetinásobně na 28 000 megawattů (MW)! Pro informaci, současný národní průměr amerických domů poháněných pouze jednou MW solární energie je asi 190.

V tomto článku, budeme nejprve zvážit, co všechny solární panely, a to jak ty v komerční výrobě a těch, up-a-přichází, mají společné: solární články zapleteni v systému solárních panelů.

co je systém solárních panelů?

solární panel systém je propojené sestavy (často nazývané pole), z fotovoltaických (PV) solárních článků, které (1) zachytit energii vycházející ze slunce ve formě fotonů; a (2) transformovat sluneční energii přímo na elektřinu. Množství vyrobené elektřiny, měřeno ve voltech nebo wattech, se liší podle systému a typu solárního článku.

každý jednotlivý solární panel (nazývaný také modul) v poli se skládá ze skupiny solárních článků zabalených do kovového rámu. V jednom solárním panelu je obvykle 60, 72 nebo 96 solárních článků.

převést na stejnosměrný proud (DC) elektřiny vyrobené v střídavý proud (AC), používané ve vaší domácnosti, každý solární systém obsahuje invertor. Měnič může být velký a centralizovaný.

alternativně mají některé fotovoltaické moduly již zabudovaný střídač. Nazývají se AC moduly. Zapojení je mnohem jednodušší u střídavých modulů.

z čeho jsou solární články vyrobeny?

solární články jsou dnes většinou vyrobeny z křemíku, chemického prvku s polovodivými vlastnostmi. Ve většině typů solárních článků je křemík v krystalové formě.

Protože 100% čistý křemíkový krystal nepřenáší elektrický proud, je „dopované“ velmi malé množství „nečistot“—obvykle fosforu a boru—, které se snadno přenášejí elektrický proud v silicon krystalové mřížky.

křemík dopovaný fosforem se nazývá N-typ (pro „negativní“, protože má přebytek elektronů).

křemík dopovaný borem je označován jako p-typ (pro „pozitivní“, protože má deficit elektronů).

Když konstruovány s jedním N-typ oddílu vedle jednoho P-typ v tímto způsobem, solární buňka se nazývá single-junction, což znamená, že má pouze jeden p-n přechod.

Když dopovaný křemík absorbuje část slunečního energie, vykořeňují některé volné elektrony v procesu. V elektrickém poli systému solárních panelů jsou elektrony směrovány tak, aby proudily jedním směrem a vytvářely elektrický proud.

elektrické pole solárního článku způsobuje napětí. Matematické součin proudu a napětí je síla—síla použita ke spuštění vašeho spotřebiče a vytápění nebo chlazení vašeho domova.

Další součásti solárních článků patří anti-reflexní vrstvou, neboť křemík je přírodní lesk by způsobit, aby odrážely sluneční světlo z toho—což není to, co by se stalo, pokud chcete vytvořit elektrické energie.

křemíkové krystaly pro solární články jsou seskupeny uvnitř elektrického pole a pak pokryta sklem na ochranu všech součástí před vlivy počasí.

co je účinnost solárních článků?

míra toho, jak dobře solární panely absorbují sluneční světlo a přeměňují ho na elektrickou energii, se nazývá účinnost. Světlo cestuje v různých vlnových délkách s různou úrovní energie napříč pásy elektromagnetického spektra a ne všechny jsou absorbovány solárním panelem. Měřeno v elektronových voltech (eV), typická energie mezery v pásmu, která může být absorbována a transformována solárním panelem na elektřinu, je asi 1,1 eV.

fotony zasahující panel s více energie než to (a je jich spousta) představují ztrátu energie.

použití různých materiálů v solárních panelech s nízkou pásmovou mezerou by zvýšilo počet absorbovaných fotonů a následně i proud. Ale také by to snížilo napětí panelu. Vzhledem k tomu, že výkon se rovná proudu vynásobenému napětím, existuje kompromis mezi výběrem materiálu a intenzitou elektrického pole ve vývoji solárních panelů.

výzkum ukazuje, že optimální pásmová mezera materiálu je mezi 1 a 1,6 eV.

Kromě materiálem solárního panelu, které má za následek ztrátu energie, tam je problém vnitřní odpor materiálu (tzv. sériový odpor).

křemík jako polovodič nevede elektrický proud ani kovy. Jeho sériový odpor je ve skutečnosti poměrně vysoký. To se promítá do dalšího zdroje vysokých energetických ztrát.

správně, některé panely jsou pokryta kovovou mřížkou umožňující elektrony, aby snadněji pohybovat v elektrickém poli, dokončení okruhu a vytvořit elektrické energie pro váš domov.

ale nevýhodou této překrývající se mřížky je to, že blokuje část povrchu PV buněk z absorbování fotonů! Tenčí kryt mřížky by tuto ztrátu minimalizoval, ale samotná tenkost by přispěla k významnému odporu a vedla by k větším ztrátám energie.

Takeaway: existuje několik důvodů, proč solární články nejsou vysoce účinné. Probíhající výzkum je založen na hledání materiálů, které jsou efektivnější, za snížené náklady a jsou esteticky příjemné.

Solar Trivia: nejvyšší účinnost, jaká kdy byla zaznamenána u FV panelu (vyvinutého v roce 2006), byla asi 41%!

toto bylo úsilí financované USA o energii v průzkumu vesmíru. V té době ministerstvo energetiky věřilo, že systém bude komerčně rozšířen, nakonec dosáhne nákladů na solární panel pouhých $ 3 / watt a produkuje energii za $ 0.8-0.10 za kilowatt / hodinu (kWh).

mimochodem, v roce 2019 je solární cena za watt (PPW) přibližně $3–$4. V některých oblastech to může být tak nízké, jak $ 2.50!

náklady na kilowatthodinu sluneční energie odvozené ze střešního solárního pole jsou asi 0,06-0,08 dolaru (oproti 0,09-0,13 dolaru za energii získanou z uhlí nebo zemního plynu).

Take-Home Message: Tyto super nízké sazby za solární obnovitelnou energii jsou dnes extrémně konkurenceschopné s energií z fosilních paliv.

bohužel 41% stupeň energetické účinnosti stále není běžný pro obytné nebo komerční solární systémy. Některé práce v laboratořích však vypadají slibně.

kromě dosažení vyšší účinnosti se experimentální práce na solárních panelech zaměřují také na nižší náklady a příjemnější vzhled.

3 hlavní typy solární panely jsou dnes na trhu

v Závislosti na vašich energetických potřeb, rozpočet, kosmetické preference a přidělení prostoru, je důležité zvážit výhody a nevýhody, tři možnosti v solární panely pro váš domov nebo podnikání.

dva z těchto typů solárních panelů se skládají z jednospojkových solárních článků. Teoreticky je jejich maximální účinnost asi 33%. Dosud nejvyšší účinnost dosažená u buněk s jedním spojením je asi 22%.

tenkovrstvý solární panel může být v závislosti na jeho materiálu(materiálech) jedno nebo více spojů. Multi-junction solární články jsou vyrobeny z různých materiálů, z nichž každý nejlépe zachycuje fotony různých vlnových délek. Tímto způsobem lze více slunečního světla převést na elektrickou energii.

Monokrystalické solární panely

Vyrobena z jednoho křemíkového krystalu, který je nakrájené na malé oplatky, monokrystalické solární panely obsahují řádky a sloupce těchto destiček. Vzhledem k tomu, že silikonový krystal (nazývaný také ingot) je válcový, jejich krájení na oplatky způsobuje, že mají zaoblené hrany.

Polykrystalické solární panely

Polykrystalické (označuje se také jako multi-krystalický) solární panely solární články obsahující více krystalické fragmenty křemíku. Fragmenty mohou být zbylé kusy z monokrystalické solární výroby. Jsou uspořádány nepravidelně. Pak jsou roztaveny dohromady a formovány do pevných bloků, než jsou nakrájeny na oplatky. Každá oplatka je pravoúhlejší než její monokrystalické protějšky.

VIZ TAKÉ: Monokrystalický vs Polykrystalické Solární Panely

Thin-film solární panely

Tzv. druhé generace solárních článků, thin-film solární panely mohou být vyrobeny z různých materiálů včetně:

• Amorfní křemík (bez krystalové mřížky)
• arsenidu Galia
• Měď indium galium selenid (CIGS)
• z teluridu Kadmia (CdTe)

Každá oplatka tenký-film cell je super-hubená ve srovnání s jinými typy, takže je flexibilní. Mohou být aplikovány lepidlem přímo na povrch (jako je střecha, loď nebo RV), nebo nastavit do odolných rámů (rack) podobně jako ostatní běžné typy solárních panelů.Viz také: flexibilní solární panely: Aplikace a Užitečné Nákupní Tipy

Tady je souhrnná tabulka tři nejběžnější solární panel typy:

(Pokud používáte mobilní zařízení, prosím, přejeďte vlevo a vpravo pro zobrazení v plné velikosti tabulky.)

Solar Panel Type	Material	Efficiency	Cost	Appearance
Monocrystalline	Pure, single silicon crystal	High (18% or slightly higher)	Highest	Black or dark blue cells with rounded corners
Polycrystalline	Silicon fragments	Medium (15-17%)	High	Blue rectangular cells
Thin-Film	Various	Low (11%, ale může dosáhnout 15%)	Nejnižší	Černá nebo modrá jednotný povrch

4 Solární panel inovace

hlavní cíle výzkumu a vývoje do solární panely jsou na:

• Zvýšení efektivity
• Nižší náklady na materiály
• Zvýšit životnost solárních systémů
• Zvýšit estetický vzhled

i když některé z následujících solární technologie jsou komerčně dostupné pouze v některých oblastech, právě teď, tady je pohled na co se můžete těšit se všude jako obnovitelné energetické revoluce zálohy.

Solární Panel Kupní Tip: Když začnete získání odhadů pro vaší střeše nebo na dvorku, solární pole, vždy informovat o místní dostupnosti novějších technologií. Můžete mít štěstí!

Bifacial solar technology

„Dva-stál před“ solární panely jsou schopny generovat elektrický proud přes photon kontaktu s obou stran solárních článků.

když sluneční světlo zasáhne horní část solárního panelu a aktivuje některé fotovoltaické články, pokračuje dál a prochází panelem. Pak se některé z nich odrážejí zpět od povrchu pod panelem (jako střecha). Tyto odražené paprsky vystavují spodní solární články další aktivaci fotonů.

Bifaciály mohou být buď monokrystalické nebo polykrystalické.VIDĚT: Bifacial Solární Panely: Rezidenční Využití a Trendy

Koncentrovaných FOTOVOLTAICKÝCH technologií (CPV)

Jeden z nejvíce avant-garde solární panel technologie používá čočky nebo zakřiveného zrcadla, aby přímé sluneční světlo do určitého bodu, čímž se soustředit na malé, multi-junction solárních článků.

CPV v podstatě snižuje energetické ztráty difuzí slunečního světla na velkém povrchu. Výsledkem je, že účinnost je výrazně zlepšena, dokonce více než to, co monokrystalický solární článek dodá.

právě teď je CPV drahý kvůli přidaným komponentům, jako jsou solární sledovače a chladicí mechanismy.

technologie solárních dlaždic

v roce 2016 Elon Musk z Tesly oznámil koncept solární střechy vybavené solárními dlaždicemi(nazývané také solární břidlice nebo solární šindele). Solární dlaždice fungují jako tradiční solární panely. Mohou být vyrobeny z tenkovrstvého materiálu nebo monokrystalického křemíku.

právě teď jsou solární dlaždice o něco méně účinné než konvenční monokrystalické solární články.

tento systém solárních panelů však nemá žádný nosný stojan, do kterého jsou umístěny tradiční solární panely, a proto je považován za vizuálně přitažlivější než běžné nastavení. Solární dlaždice jsou instalovány jako běžné asfaltové šindele a pokrývají celou plochu střechy.

Tesla odhaduje, že jejich solární střešní stojí asi 22 dolarů/sq. metr. zatímco jiní počítají cenovku 35 $ / sq. metr. Chcete-li to v kontextu dnes, na pokrytí průměrné velikosti domů se solárními šindele, to může stát více než $ 45K nebo více .

Transparentní solární panely

Objeven MIT vědci, transparentní solární panely zachytit pouze vlnové délky světla, které naše oči nemohou vidět (blízké infračervené a ultrafialové) a zároveň umožňuje světlu projít.

takže vše teoreticky – od mobilních telefonů přes notebooky až po windows-by mohlo mít na svém povrchu průhledný solární panel, který vyrábí elektřinu, ale nikdy byste to nevěděli!

zde je schematické schéma průhledného solárního článku-low-cost to boot-převzatého ze zdroje MIT propojeného v této části.

v Současné době, efektivnosti pro transparentní solární panely jsou na low-end, ale vědci vidět 11% nebo více velmi pravděpodobné, že v blízké budoucnosti. Všimněte si však, že pokud tyto buňky pokrývají všechna okna obrovského mrakodrapu, například i 5% účinnost by mohla snadno uhradit 25% celkových nákladů na energetické potřeby budovy.

Další významnou výhodou transparentních solárních panelů více než konvenční solární panely, je to, že nepotřebují obrovské rozlohy půdy nebo vody (jako tradiční solární farmy) pracovat.

první komerční aplikace (pro mobilní telefony) se očekávají za několik let.VIZ TAKÉ: Transparentní Solární Panely: Reformy Budoucí Dodávky Energie,

Představte si, jak transformativní bude rozšířené používání průhledných solárních panelů pro okna (solární okna) v městských lokalitách! Dosažení tohoto milníku v inovaci sluneční energie určitě nakloní vzorec globální spotřeby energie ve prospěch obnovitelné energie ze slunce.

Klíčové takeaways na typy solárních panelů

Solární panel zařízení vzrostl v popularitě a účinnosti při současném snižování ceny v důsledku zelené, čisté energetické revoluce. Nyní je ideální čas investovat do systému solárních panelů.

nejběžnější typy solárních panelů pro domácí použití se skládají z monokrystalických, polykrystalických nebo tenkovrstvých solárních článků. Liší se efektivitou a cenou. Monokrystalické panely jsou nejdražší a nejúčinnější. Nejlevnější, ale obvykle nejméně efektivní, jsou tenkovrstvé solární panely.

Polykrystalické solární články mají obvykle mírnou účinnost a přiměřené náklady.