instalațiile de panouri solare au crescut exploziv în întreaga lume în ultimii zece ani.cea mai bună parte este că costurile lor au scăzut dramatic cu 99% în ultimele patru decenii, deci nu există un moment mai bun decât acum pentru a profita de energia solară curată pentru casa sau afacerea dvs. pentru a reduce factura de energie electrică.

conform datelor din 2018 ale Alianței Internaționale pentru energie regenerabilă (IRENA), Statele Unite sunt al treilea cel mai mare utilizator de energie solară din lume în spatele Chinei și Japoniei. Regatul Unit se află pe locul 7, urmat de Australia pe locul 8.pe măsură ce deceniul se apropie de sfârșit, prognoza pentru energia solară nu a arătat niciodată mai strălucitoare.de fapt, experții din industrie prezic că Statele Unite își vor dubla instalațiile solare de la două milioane la patru milioane până în 2023. o mare parte din această creștere va avea loc în mod previzibil în California însorită, dar și alte câteva state sunt în fruntea proiectelor solare. Rețineți din graficul de mai jos că trei dintre primele cinci state care conduc în instalațiile de panouri solare în 2019 se aflau în nord-estul Statelor Unite, nu prea însorit.

chiar și Marea Britanie, cu mai puțin soare decât multe părți ale SUA, a avut peste un milion de instalații de panouri solare în 2018, în creștere cu aproape 2% (în ceea ce privește energia generată) față de anul precedent.între timp, Australia a atins pragul de 2 milioane de instalații solare în 2018.

în lumina acestei tendințe de energie solară oriunde te întorci, accelerată de urgența de a opri arderea combustibililor fosili și de a trece 100% la energie regenerabilă cât mai repede posibil, poate te gândești că este timpul să sari la bord.

dacă da, bine ați venit la Revoluția energiei solare!

una dintre preocupările majore atunci când vă gândiți inițial la o instalare a panoului solar pentru casa sau afacerea dvs. este alegerea celui mai bun tip de panou solar pentru dvs.

în acest articol, veți face o scufundare profundă în cele trei opțiuni principale pentru panourile solare disponibile astăzi. Acestea sunt:

• monocristalin
• policristalin
• film subțire

tehnologiile care stau la baza tuturor acestor trei tipuri de panouri solare au adus îmbunătățiri semnificative în timp pentru a satisface nevoile dvs. de energie mai bine.

vom analiza, de asemenea, ceea ce se întâmplă și vine în lumea energiei solare. Aceasta include tehnologii precum:

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

toate aceste inovații în energia solară sunt de ultimă oră și multe, în special bifaciale și CPV-uri, sunt disponibile comercial în unele regiuni și la prețuri competitive. Ei dețin o mulțime de promisiuni pentru a stimula segmentul de energie verde a mixului global de consum de energie.

de exemplu, se așteaptă ca modulele solare bifaciale să crească de zece ori în capacitate până în 2024 la 28.000 de megawați (MW)! Pentru referință, media națională actuală a locuințelor americane alimentate de un singur MW de energie solară este de aproximativ 190.

în acest articol, vom analiza mai întâi ce au în comun toate panourile solare, atât cele din producția comercială, cât și cele viitoare: celulele solare înglobate într-un sistem de panouri solare.

ce este un sistem de panouri solare?

un sistem de panouri solare este un ansamblu interconectat, (adesea numit matrice), de celule solare fotovoltaice (PV) care (1) captează energia emanată de soare sub formă de fotoni; și (2) transformă acea energie solară direct în electricitate. Cantitatea de energie electrică produsă, măsurată în volți sau wați, variază în funcție de sistem și de tipul celulei solare.

fiecare panou solar individual (numit și modul) din matrice constă dintr-un grup de celule solare ambalate împreună într-un cadru metalic. Există de obicei 60, 72 sau 96 de celule solare într-un singur panou solar.

pentru a converti curentul continuu (DC) produs în curentul alternativ (AC) utilizat în casa dvs., fiecare sistem de celule solare conține un invertor. Invertorul poate fi mare și centralizat.

alternativ, unele module fotovoltaice au un invertor deja încorporat. Acestea se numesc module AC. Cablarea este mult mai simplă cu modulele AC.

din ce sunt făcute celulele solare?

celulele solare de astăzi sunt în mare parte fabricate din siliciu, un element chimic cu proprietăți semiconductoare. În majoritatea tipurilor de celule solare, siliciul este sub formă de cristal.

deoarece cristalul de siliciu 100% pur nu transferă curent electric, este „dopat” cu cantități foarte mici de „impurități”—de obicei fosfor și bor—care transportă cu ușurință un curent electric în rețeaua de cristal de siliciu.

siliciul dopat cu fosfor se numește tip N (pentru „negativ” deoarece are un surplus de electroni).

siliciul dopat cu bor este denumit tip P (pentru „pozitiv” deoarece are un deficit de electroni).

când este construită cu o secțiune de tip N lângă un tip P în acest mod, celula solară este numită joncțiune unică, ceea ce înseamnă că are o singură joncțiune p-N.

când siliciul dopat absoarbe o parte din energia soarelui, acesta dislocă niște electroni liberi în proces. În câmpul electric al unui sistem de panouri solare, electronii sunt direcționați să curgă într-o direcție, stabilind un curent electric.

câmpul electric al celulei solare provoacă tensiune. Produsul matematic al curentului și tensiunii este puterea-puterea utilizată pentru a vă rula aparatele de uz casnic și pentru a vă încălzi sau răci casa.

alte componente ale unei celule solare includ un strat antireflexiv, deoarece luciul natural al siliciului ar face ca lumina soarelui să se reflecte-ceea ce nu ar trebui să se întâmple dacă doriți să creați energie electrică.cristalele de Siliciu ale celulelor solare sunt grupate într-un câmp electric și apoi acoperite cu sticlă pentru a proteja toate componentele de intemperii.

ce este eficiența celulelor solare?

o măsură a cât de bine panourile solare absorb lumina soarelui și o transformă în energie electrică se numește eficiență. Lumina se deplasează în diferite lungimi de undă de diferite niveluri de energie de-a lungul benzilor spectrului electromagnetic și nu toate sunt absorbite de un panou solar. Măsurată în Electron volți (eV), energia tipică a decalajului de bandă care poate fi absorbită și transformată de un panou solar în energie electrică este de aproximativ 1,1 eV.

fotonii care lovesc panoul cu mai multă energie (și există o mulțime de ele) reprezintă o pierdere de energie.

utilizarea diferitelor materiale în panourile solare cu un decalaj de bandă scăzut ar crește numărul de fotoni absorbiți și, în consecință, curentul. Dar, de asemenea, ar reduce tensiunea panoului. Deoarece puterea este egală cu curentul înmulțit cu tensiunea, există un compromis între selecția materialului și intensitatea câmpului electric în dezvoltarea panoului solar.

cercetările arată că decalajul optim de bandă al unui material este între 1 și 1,6 eV.

pe lângă materialul unui panou solar care duce la unele pierderi de energie, există problema rezistenței interne a unui material (numită rezistență în serie).

siliciul, ca semiconductor, nu conduce curent electric la fel de bine ca metalele. Rezistența sa în serie, de fapt, este destul de ridicată. Acest lucru se traduce într-o altă sursă de pierderi mari de energie.pentru a corecta acest lucru, unele panouri sunt acoperite cu o rețea metalică pentru a permite electronilor să se miște mai ușor în câmpul electric, să completeze circuitul și să creeze energie electrică pentru casa ta.

dar, dezavantajul acestei rețele suprapuse este că blochează o parte din suprafața celulei fotovoltaice de la absorbția fotonilor! O acoperire mai subțire a rețelei ar reduce la minimum această pierdere, dar subțire în sine ar contribui la o rezistență semnificativă și ar duce la pierderi mai mari de energie.

Takeaway: există mai multe motive pentru care celulele solare nu sunt foarte eficiente. Cercetarea continuă se bazează pe găsirea de materiale care sunt mai eficiente, la costuri reduse și sunt plăcute din punct de vedere estetic.

Solar Trivia: cea mai mare eficiență înregistrată vreodată pentru un panou fotovoltaic până în prezent (dezvoltat în 2006) a fost de aproximativ 41%!

acesta a fost un efort finanțat de SUA pentru energie în explorarea spațiului. La acea vreme, Departamentul Energiei credea că sistemul va fi scalat comercial, ajungând în cele din urmă la un cost al panoului solar de doar 3 USD/watt, producând energie la 0,8–0,10 USD pe kilowatt/oră (kWh).de altfel ,în 2019, prețul solar pe watt (PPW) este de aproximativ $3–$4. În unele zone,acesta poate fi la nivelul $ 2.50!

costul unui kilowatt-oră de energie solară derivată dintr–o matrice solară de pe acoperiș este de aproximativ 0,06–0,08 cenți (față de 0,09-0,13 dolari pentru cărbune sau energie derivată din gaze naturale).

ia-acasă Mesaj: Aceste rate foarte scăzute pentru energia regenerabilă solară sunt extrem de competitive cu energia combustibililor fosili astăzi.

Din păcate, un grad de eficiență energetică de 41% nu este încă obișnuit pentru sistemele solare rezidențiale sau comerciale. Cu toate acestea, o parte din munca depusă în laboratoare pare promițătoare.

pe lângă obținerea unor eficiențe mai mari, lucrările experimentale pe panouri solare se concentrează, de asemenea, pe costuri mai mici și un aspect mai plăcut.

3 tipuri majore de panouri solare de pe piață astăzi

în funcție de nevoile dvs. de energie, bugetul, preferința cosmetică și alocarea spațiului, este important să cântăriți avantajele și dezavantajele celor Trei opțiuni ale panourilor solare pentru casa sau afacerea dvs.

două dintre aceste tipuri de panouri solare constau din celule solare cu o singură joncțiune. Teoretic, eficiența lor maximă este de aproximativ 33%. Cea mai mare eficiență obținută până în prezent cu celule cu o singură joncțiune este de aproximativ 22%.

panoul solar cu film subțire poate fi cu o singură sau cu mai multe joncțiuni, în funcție de Materialul(materialele) său (e). Celulele solare cu mai multe joncțiuni sunt fabricate din materiale diferite, fiecare dintre ele captând cel mai bine fotoni cu lungimi de undă diferite. În acest mod, mai multă lumină solară poate fi transformată în energie electrică.

panouri solare monocristaline

construite dintr-un singur cristal de siliciu care a fost tăiat în napolitane, panourile solare monocristaline conțin rânduri și coloane ale acestor napolitane. Deoarece cristalul de silicon (numit și lingou) este cilindric, felierea lor în napolitane face ca acestea să aibă margini rotunjite.

panouri solare policristaline

policristaline (denumite și multi-cristaline) panourile solare au celule solare care conțin mai multe fragmente cristaline de siliciu. Fragmentele pot fi piesele rămase din producția solară monocristalină. Ele sunt aranjate într-o manieră neregulată. Apoi sunt topite împreună și formate în blocuri solide înainte de a fi tăiate în napolitane. Fiecare placă este mai dreptunghiulară decât omologii săi monocristalini.

vezi și: panouri solare monocristaline vs policristaline

panouri solare cu film subțire

numite celule solare de a doua generație, panourile solare cu film subțire pot fi realizate dintr-o varietate de materiale, inclusiv:

• siliciu amorf (fără rețea cristalină)
• arsenid de galiu
• selenid de galiu de indiu de cupru (CIGS)
• Telurură de cadmiu (CdTe)

fiecare placă a unei celule cu film subțire este super-subțire în comparație cu celelalte tipuri, făcându-l flexibil. Acestea pot fi aplicate de un adeziv direct pe o suprafață (cum ar fi acoperișul, barca sau RV) sau pot fi instalate în cadre durabile (rack) la fel ca celelalte tipuri comune de panouri solare.Vezi și: panouri solare flexibile: Aplicație și sfaturi utile de cumpărare

Iată un tabel sumar al celor mai comune trei tipuri de panouri solare:

(Dacă utilizați un panou solar dispozitiv mobil, vă rugăm să glisați la stânga și la dreapta pentru a vizualiza tabelul full-size.)

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%, dar poate atinge 15%)	cel mai mic	negru sau albastru suprafață uniformă

4 inovații panou Solar

obiectivele generale de cercetare și dezvoltare în panouri solare sunt:

• creșterea eficienței
• costul mai mic al materialelor
• creșterea longevității sistemelor solare
• creșterea aspectului estetic

deși unele dintre următoarele tehnologii solare sunt disponibile comercial numai în anumite zone chiar acum, iată o privire asupra a ceea ce puteți aștepta cu nerăbdare peste tot pe măsură ce revoluția energiei regenerabile avansează.

panou Solar sfat de cumpărare: când începeți să obțineți estimări pentru matricea solară de pe acoperiș sau curte, întrebați întotdeauna despre disponibilitatea locală a acestor tehnologii mai noi. S-ar putea să ai noroc!

tehnologia solară Bifacială

panourile solare”cu două fețe” sunt capabile să genereze curent electric prin contactul foton cu ambele părți ale celulelor solare.pe măsură ce lumina soarelui atinge partea de sus a unui panou solar, activând unele celule fotovoltaice, aceasta continuă și trece prin panou. Apoi, o parte din ea este reflectată înapoi de pe suprafața de sub panou (ca un acoperiș). Aceste raze reflectate expun celulele solare de jos la o activare suplimentară a fotonilor.

Bifacialele pot fi monocristaline sau policristaline.VEZI ȘI: Panouri solare bifaciale: utilizări și tendințe rezidențiale

tehnologie fotovoltaică concentrată (CPV)

una dintre cele mai avangardiste tehnologii de panouri solare folosește lentile sau oglinzi curbate pentru a direcționa lumina soarelui într-un anumit punct, concentrându-l astfel pe o celulă solară mică, cu mai multe joncțiuni.în esență, CPV reduce pierderea de energie prin difuzia luminii solare pe o suprafață mare. Ca urmare, eficiența este mult îmbunătățită, chiar mai mult decât ceea ce va oferi o celulă solară monocristalină.

în prezent, CPV este scump din cauza componentelor adăugate, cum ar fi trackerele solare și mecanismele de răcire.

tehnologia plăcilor solare

în 2016, Elon Musk de la Tesla a anunțat conceptul unui acoperiș solar echipat cu plăci solare (numite și plăci solare sau șindrile solare). Plăcile solare funcționează ca panourile solare tradiționale. Ele pot fi construite din material subțire sau siliciu monocristalin.în prezent, plăcile solare sunt puțin mai puțin eficiente decât celulele solare monocristaline convenționale.

cu toate acestea, acest sistem de panouri solare nu are suport în care sunt plasate panourile solare tradiționale și, prin urmare, este considerat mai atrăgător din punct de vedere vizual decât configurația obișnuită. Plăcile solare sunt instalate ca șindrilele asfaltice convenționale și acoperă întreaga suprafață a acoperișului.

Tesla estimează că acoperișul lor solar costă aproximativ 22 USD / mp. ft. în timp ce alții calculează un preț de 35 USD/mp. ft. Pentru a pune acest lucru în context astăzi, pentru a acoperi o casă de dimensiuni medii cu șindrilă solară, poate costa în sus de $45k sau mai mult.

panouri solare transparente

descoperite de cercetătorii MIT, panourile solare transparente captează doar lungimile de undă ale luminii pe care ochii noștri nu le pot vedea (aproape infraroșu și ultraviolet), permițând în același timp trecerea luminii vizibile.

deci, totul în teorie—de la telefoane mobile la laptop – uri la windows-ar putea avea un panou solar transparent pe suprafața sa, producând energie electrică, dar nu ai ști niciodată!

aici este o diagramă schematică a unei celule solare transparente—low-cost pentru a porni—luate de la sursa MIT legate în această secțiune.

în prezent, eficiența panourilor solare transparente este la capătul inferior, dar cercetătorii văd 11% sau mai mult foarte probabil în viitorul apropiat. Rețineți, totuși, că, dacă aceste celule acoperă toate ferestrele unui zgârie-nori imens, de exemplu, chiar și o eficiență de 5% ar putea acoperi cu ușurință 25% din costul total al nevoilor de energie ale clădirii.un alt avantaj semnificativ al panourilor solare transparente față de rețelele solare convenționale este că nu au nevoie de suprafețe mari de pământ sau apă (cum ar fi fermele solare tradiționale) pentru a funcționa.

primele aplicații comerciale (pentru telefoanele mobile) sunt așteptate în câțiva ani.Vezi și: panouri solare transparente: reformarea aprovizionării viitoare cu energie

Imaginați-vă cât de transformatoare va fi utilizarea pe scară largă a panourilor solare transparente pentru ferestre (ferestre solare) în locații urbane! Realizarea acestei etape în inovația energiei solare va înclina cu siguranță modelul global de consum de energie în favoarea energiei regenerabile de la soare.

cheie takeaways pe tipuri de panouri solare

instalații de panouri solare au crescut în popularitate și eficiență în timp ce scăderea prețului din cauza revoluției de energie verde, curat. Acum este un moment perfect pentru a investi într-un sistem de panouri solare.

cele mai frecvente tipuri de panouri solare pentru uz casnic sunt compuse din celule solare monocristaline, policristaline sau cu film subțire. Acestea variază în ceea ce privește eficiența și costul. Panourile monocristaline sunt cele mai scumpe și mai eficiente. Cele mai puțin costisitoare, dar de obicei mai puțin eficiente, sunt panourile solare cu film subțire.

celulele solare policristaline au de obicei eficiențe moderate și costuri rezonabile.