instalações de painéis solares cresceram explosivamente em todo o mundo nos últimos dez anos.a melhor parte é que os seus custos caíram dramaticamente 99% nas últimas quatro décadas, por isso não há melhor altura do que agora para tirar partido da energia solar limpa para a sua casa ou empresa para baixar a factura da electricidade.
de Acordo com a 2018 dados Internacionais de Energia Renovável Aliança, (IRENA), os Estados Unidos são o terceiro maior de energia solar do usuário, atrás da China e do Japão. O Reino Unido está em sétimo lugar, seguido pela Austrália em oitavo lugar.à medida que a década se aproxima do fim, a previsão para a energia solar nunca pareceu mais brilhante.de facto, os especialistas da indústria prevêem que os Estados Unidos dupliquem as suas instalações solares de dois milhões para quatro milhões até 2023. muito desse crescimento ocorrerá previsivelmente na Califórnia ensolarada, mas vários outros estados estão liderando projetos solares também. Note a partir do gráfico abaixo que três dos cinco primeiros estados líderes em instalações de painéis solares em 2019 estavam no nordeste dos Estados Unidos não muito ensolarado.
até Mesmo o reino UNIDO, com menos sol do que muitas partes dos estados unidos, teve mais de um milhão de painéis solares, em 2018, de quase 2% (em termos de energia gerada) do ano anterior.entretanto, a Austrália atingiu a marca de instalação solar de 2 milhões em 2018.à luz desta tendência de energia solar onde quer que você se vire, acelerada pela urgência de parar de queimar combustíveis fósseis e mudar 100% para energia renovável o mais rápido possível, talvez você esteja pensando que é hora de saltar a bordo.se assim for, bem-vindo à revolução da energia solar!
uma das principais preocupações quando você está inicialmente considerando uma instalação de painel solar para sua casa ou empresa é escolher o melhor tipo de painel solar para você.
neste artigo, você vai fazer um mergulho profundo nas três principais opções para painéis solares disponíveis hoje. Estas são:
- Monocristalino
- Policristalino
- filmes Finos
as tecnologias subjacentes a todos estes três tipos de painéis solares fizeram melhorias significativas ao longo do tempo para atender melhor às suas necessidades energéticas.também vamos examinar o que se passa e o que vem no mundo da energia solar. Isto inclui tecnologias como:
- Bifacial solar
- Concentrated PV (photovoltaic) cell
- Solar tiles
- Transparent solar panels
Todas estas inovações em energia solar são de ponta e muitos, especialmente bifacials e Fcps, estão disponíveis comercialmente em algumas regiões e a preços competitivos. Eles têm muita promessa de impulsionar o segmento de energia verde do mix de consumo de energia global.por exemplo, prevê-se que os módulos solares bifaciais aumentem dez vezes a capacidade em 2024 para 28.000 megawatts (MW)! Para referência, a média nacional atual de casas americanas alimentadas por apenas um MW de energia solar é de cerca de 190.neste artigo, vamos primeiro considerar o que todos os painéis solares, tanto aqueles em produção comercial e aqueles up-and-coming, têm em comum: células solares embutidas em um sistema de painéis solares.o que é um sistema de painéis solares?
um sistema de painel solar é um conjunto inter-conectado, (muitas vezes chamado de matriz), de células solares fotovoltaicas (PV) que (1) capturam energia emanando do sol na forma de fótons; e (2) transformam essa energia solar diretamente em eletricidade. A quantidade de eletricidade produzida, medida em volts ou watts, varia de acordo com o sistema e o tipo de célula solar.
cada painel solar individual (também chamado de Módulo) na matriz consiste de um grupo de células solares embaladas em conjunto em uma estrutura metálica. Existem normalmente 60, 72 ou 96 células solares em um único painel solar.
para converter a corrente contínua produzida na corrente alternada (AC) utilizada em sua casa, cada sistema de células solares contém um inversor. O inversor pode ser grande e centralizado.em alternativa, alguns módulos fotovoltaicos têm um inversor já incorporado. Estes são chamados módulos AC. A cablagem é muito mais simples com módulos AC.
- de que são feitas as células solares?
- o que é a eficiência das células solares? uma medida de como os painéis solares absorvem a luz solar e a convertem em energia elétrica é chamada de eficiência. A luz viaja em diferentes comprimentos de onda de diferentes níveis de energia através das bandas do espectro eletromagnético, e nem tudo é absorvido por um painel solar. Medida em volts de elétrons (eV), a energia típica de intervalo de banda que pode ser absorvida e transformada por um painel solar em eletricidade é de cerca de 1,1 eV.os fótons que atingem o painel com mais energia do que essa (e há muitos) representam uma perda de energia.a utilização de diferentes materiais em painéis solares com um intervalo de banda baixa aumentaria o número de fótons absorvidos e, consequentemente, a corrente. Mas também reduziria a voltagem do painel. Como a energia é igual à corrente multiplicada pela tensão, há uma troca entre a selecção do material e a intensidade do campo eléctrico no desenvolvimento do painel solar.
- 3 principais tipos de painéis solares no mercado de hoje
- painéis solares Policristalinas
- de filmes Finos painéis de energia solar
- 4 painel Solar inovações
- tecnologia solar Bifacial
- tecnologia fotovoltaica concentrada (CPV)
- key takeaways on types of solar panels
de que são feitas as células solares?
as células solares hoje são feitas principalmente de silício, um elemento químico com propriedades semicondutoras. Na maioria dos tipos de células solares, o silício está em forma de cristal.
porque 100% de cristal de silício puro não transfere corrente elétrica, é dopado com quantidades muito pequenas de “impurezas”—geralmente fósforo e boro—que facilmente transportam uma corrente elétrica dentro da rede de cristal de silício.
o silício dopado com fósforo é chamado de tipo N (para” negativo ” porque tem um excedente de elétrons).
Silicon doped with boron is referred to as P-type (for “positive” because it has a deficit of electrons).
Quando construída com uma seção do tipo N ao lado de um tipo P desta maneira, a célula solar é chamada de junção única, o que significa que tem apenas uma junção p-n.
quando o silício dopado absorve parte da energia solar, ele desloca alguns elétrons livres no processo. No campo elétrico de um sistema de painéis solares, os elétrons são encaminhados para fluir em uma direção, estabelecendo uma corrente elétrica.
O campo elétrico da célula solar causa tensão. O produto matemático da corrente e da tensão é a energia-a energia usada para executar os seus electrodomésticos e aquecer ou arrefecer a sua casa.
outros componentes de uma célula solar incluem um revestimento anti-reflexivo, uma vez que o brilho natural do Silício causaria luz solar para refletir fora dele—o que não é o que deve acontecer se você quiser criar energia elétrica.
os cristais de silício das células solares estão agrupados dentro de um campo elétrico e, em seguida, cobertos em vidro para proteger todos os componentes do tempo.
o que é a eficiência das células solares? uma medida de como os painéis solares absorvem a luz solar e a convertem em energia elétrica é chamada de eficiência. A luz viaja em diferentes comprimentos de onda de diferentes níveis de energia através das bandas do espectro eletromagnético, e nem tudo é absorvido por um painel solar. Medida em volts de elétrons (eV), a energia típica de intervalo de banda que pode ser absorvida e transformada por um painel solar em eletricidade é de cerca de 1,1 eV.os fótons que atingem o painel com mais energia do que essa (e há muitos) representam uma perda de energia.a utilização de diferentes materiais em painéis solares com um intervalo de banda baixa aumentaria o número de fótons absorvidos e, consequentemente, a corrente. Mas também reduziria a voltagem do painel. Como a energia é igual à corrente multiplicada pela tensão, há uma troca entre a selecção do material e a intensidade do campo eléctrico no desenvolvimento do painel solar.
A pesquisa mostra que o intervalo de banda ideal de um material é entre 1 e 1.6 eV.
Além do material de um painel solar, resultando em alguma perda de energia, há o problema da resistência interna de um material (chamado de resistência em série).o silício, como um semicondutor, não conduz corrente elétrica, assim como metais. A sua resistência em série, de facto, é bastante elevada. Isso se traduz em mais uma fonte de alta perda de energia.
Para corrigir isso, alguns painéis são cobertos com uma rede metálica para permitir que os elétrons se movem mais facilmente no campo elétrico, completar o circuito e criar energia elétrica para sua casa.
mas, a desvantagem desta grade de sobreposição é que bloqueia parte da superfície da célula PV de absorver fótons! Uma cobertura de rede mais fina minimizaria esta perda, mas a espessura em si contribuiria com resistência significativa e resultaria em mais perda de energia.
Takeaway: há várias razões pelas quais as células solares não são altamente eficientes. A investigação em curso baseia-se na procura de materiais mais eficientes, a custos reduzidos e esteticamente agradáveis.A maior eficiência jamais registrada para um painel fotovoltaico (desenvolvido em 2006) foi de cerca de 41%!
This was a U. S.-funded effort for power in space exploration. Na época, o Departamento de energia acreditava que o sistema seria dimensionado comercialmente, eventualmente atingindo um painel solar custo de apenas $3/watt, produzindo energia a $0,8–0,10 por quilowatt/hora (kWh).incidentalmente, em 2019, o preço solar por watt (PPW) é de aproximadamente $3–$4. Em algumas áreas, pode ser tão baixo quanto $ 2,50!
O custo de um quilowatt-hora de energia solar derivada de uma matriz solar no telhado é de cerca de $0,06–$0,08 centavos (versus $0,09–$0,13 para carvão ou energia derivada de gás natural).
mensagem de retorno: Estas taxas super baixas para a energia solar renovável é extremamente competitivo com a energia de combustíveis fósseis hoje.
infelizmente, um grau de eficiência energética de 41% ainda não é comum para sistemas solares residenciais ou comerciais. No entanto, parte do trabalho feito em laboratórios parece promissor.além de conseguir maiores eficiências, o trabalho experimental em painéis solares também se concentra em custos mais baixos e uma aparência mais agradável.
3 principais tipos de painéis solares no mercado de hoje
dependendo das suas necessidades energéticas, orçamento, preferência cosmética e atribuição de espaço, é importante pesar as vantagens e desvantagens das suas três opções em painéis solares para a sua casa ou negócio.dois destes tipos de painéis solares consistem em células solares de junção única. Teoricamente, a sua eficiência máxima é de cerca de 33%. A maior eficiência alcançada até à data com células de junção única é de cerca de 22%.
O painel solar de película fina pode ser de junção única ou múltipla, dependendo do(s) Seu (s) material (s). Células solares multi-junções são feitas de diferentes materiais, cada um dos quais captura fótons de diferentes comprimentos de onda. Desta forma, mais luz solar pode ser convertida em energia elétrica.painéis solares monocristalinos construídos a partir de um único cristal de silício que foi cortado em bolachas (wafers), painéis solares monocristalinos contêm linhas e Colunas destas bolachas (wafers). Uma vez que o cristal de silicone (também chamado de lingote) é cilíndrico, cortando-os em wafers faz com que eles tenham bordas arredondadas.
painéis solares Policristalinas
Policristalino (também conhecido como multi-cristalino), os painéis solares possuem células solares contendo vários cristalina fragmentos de silício. Os fragmentos podem ser as peças esquerdas da produção solar monocristalina. São organizados de forma irregular. Depois são fundidas e formadas em blocos sólidos antes de serem cortadas em bolachas. Cada bolacha é mais retangular do que as suas contrapartes monocristalinas.
VEJA TAMBÉM: Monocristalino vs Painéis Solares Policristalinas
de filmes Finos painéis de energia solar
Chamada segunda geração de células solares, thin-film painéis solares podem ser feitas de uma variedade de materiais, incluindo::silício amorfo (sem estrutura cristalina) arsenieto de gálio de cobre índio-gálio seleneto (CIGS) telureto de cádmio (CdTe) telureto de cádmio (CdTe) cada bolacha de uma célula fina é super-flexível em comparação com os outros tipos. Eles podem ser aplicados por um adesivo diretamente a uma superfície (como o seu telhado, barco, ou RV), ou configurado em quadros duráveis (rack) muito como os outros tipos comuns de painéis solares.Ver também: painéis solares flexíveis: Aplicação e Útil, Dicas de Compra
Aqui está uma tabela com o resumo dos três mais comuns painel solar tipos:
(Se você estiver usando um dispositivo móvel, por favor, deslize para a esquerda e para a direita para ver o tamanho completo da tabela.)
| 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%, mas pode atingir 15%) | Menor | Preto ou azul do uniforme da superfície |
4 painel Solar inovações
Os objectivos globais de pesquisa e desenvolvimento em painéis solares são para:
- Aumentar a eficiência
- Menor custo de materiais
- Aumentar a longevidade do sistema solar
- Aumentar a aparência estética
Embora algumas das seguintes tecnologias solares são comercialmente disponíveis apenas em determinadas áreas, agora, aqui está um vislumbre do que você pode olhar para a frente em todos os lugares da revolução da energia renovável avanços.
painel Solar dica de compra: quando você começa a obter estimativas para o seu telhado ou array solar Quintal, sempre pergunte sobre a disponibilidade local destas novas tecnologias. Podes ter sorte!
tecnologia solar Bifacial
painéis solares”de duas faces” são capazes de gerar corrente elétrica através do contato de fótons com ambos os lados das células solares.à medida que a luz solar atinge o topo de um painel solar, ativando algumas células fotovoltaicas, ela continua e passa através do painel. Em seguida, parte dela é refletida de volta da superfície sob o painel (como um telhado). Esses raios reflectidos expõem as células solares inferiores a uma maior activação de fotões.
bifaciais podem ser monocristalinos ou policristalinos.VER: Painéis solares bifaciais: utilizações residenciais e tendências
tecnologia fotovoltaica concentrada (CPV)
uma das tecnologias de painéis solares de vanguarda utiliza lentes ou espelhos curvados para direccionar a luz solar para um ponto específico, concentrando-a assim numa pequena célula solar multi-junção.essencialmente, o CPV reduz a perda de energia pela difusão da luz solar sobre uma grande superfície. Como resultado, a eficiência é muito melhorada, ainda mais do que o que uma célula solar monocristalina irá entregar.
neste momento, CPV é caro por causa de componentes adicionados como rastreadores solares e mecanismos de resfriamento.em 2016, Elon Musk da Tesla anunciou o conceito de Telhado solar Equipado com telhas solares (também chamado de placas solares ou telhas solares). Os azulejos solares funcionam como painéis solares tradicionais. Eles podem ser construídos de material de película fina ou silício monocristalino.neste momento, os azulejos solares são ligeiramente menos eficientes do que as células solares monocristalinas convencionais.
no entanto, este sistema de painel solar não tem suporte que painéis solares tradicionais são colocados, e assim considerado mais visualmente atraente do que a configuração comum. Os azulejos solares são instalados como estilhaços de asfalto convencionais e cobrem toda a superfície do telhado.
Tesla estima que seu teto solar custa cerca de us $22/sq. PE. enquanto outros calculam um preço de $ 35 /sq. PE. Para colocar isso em contexto hoje, para cobrir uma casa de tamanho médio com fasquias solares, pode custar mais de US $45K ou mais.painéis solares transparentes descobertos por pesquisadores do MIT, painéis solares transparentes capturam apenas os comprimentos de onda da luz que os nossos olhos não conseguem ver (infravermelho próximo e ultravioleta) enquanto permitem que a luz visível passe.então, tudo em teoria—desde telefones celulares a laptops até janelas-poderia ter um painel solar transparente na sua superfície, produzindo eletricidade, mas você nunca saberia!
aqui está um diagrama esquemático de uma célula solar transparente-de baixo custo para inicialização—tomada a partir da fonte do MIT ligada nesta secção.
Atualmente, a eficiência de painéis solares transparentes estão no low-end, mas os pesquisadores consulte a 11% ou mais, muito provavelmente, em um futuro próximo. Note, no entanto, que se estas células cobrem todas as janelas de um enorme arranha-céus, por exemplo, mesmo uma eficiência de 5% poderia facilmente cobrir 25% do custo total das necessidades de energia do edifício.outra vantagem significativa dos painéis solares transparentes sobre os painéis solares convencionais é que eles não precisam de vastas extensões de terra ou água (Como faz Faz faz Faz faz fazendas solares tradicionais) para operar.
As primeiras aplicações comerciais (para telefones celulares) são esperadas em alguns anos.Ver também: painéis solares transparentes: Reforming Future Energy Supply
Imagine quão transformador será o uso generalizado de painéis solares transparentes para janelas (janelas solares) em locais urbanos! Alcançar este marco na inovação de energia solar vai definitivamente inclinar o padrão de consumo de energia global em favor de energia renovável a partir do sol.
key takeaways on types of solar panels
Solar panel installations have grown in popularity and efficiency while decreasing in price due to the green, clean energy revolution. Agora é o momento perfeito para investir em um sistema de painéis solares.os tipos mais comuns de painéis solares para uso doméstico são compostos por células solares monocristalinas, policristalinas ou de película fina. Eles variam em eficiência e custo. Os painéis monocristalinos são os mais caros e eficientes. Os menos caros, mas tipicamente menos eficientes, são painéis solares de película fina.as células solares policristalinas têm geralmente eficiências moderadas e custos razoáveis.