Установка системы солнечных батарей может быть серьезной инвестицией. В среднем американский домовладелец может рассчитывать заплатить от 5 000 до 20 000 долларов за полную установку солнечной панели. В то время как государственные и государственные программы стимулирования могут помочь компенсировать эту высокую цену, домовладельцы все равно должны рассчитывать на изрядную сумму за более низкие счета за электроэнергию. К счастью, существует множество вариантов, позволяющих получить доступ к солнечной энергии по более доступной цене.
От более экономичных поликристаллических панелей до высококачественных, гладких монокристаллических элементов темного цвета, есть вариант солнечной панели для любого мыслимого ценового диапазона. Имея это в виду, мы создали это подробное руководство по различным солнечным панелям, чтобы помочь вам найти лучшие из них для вашего дома и бюджета.
Что такое солнечная панель?
Солнечные панели - это устройства, предназначенные для сбора солнечной энергии и преобразования ее в полезную электроэнергию. Стандартная солнечная панель состоит из двух полупроводниковых материалов, обычно кремния, между корпусом, таким как металл или стекло. Когда световые лучи или фотоны проходят через полупроводниковый материал, они выбивают электроны из атомов, генерируя небольшой электрический ток. Затем этот ток улавливается и отправляется в ваш дом, используется в качестве источника питания или отправляется на солнечную батарею и сохраняется для последующего использования.
Краткая история солнечных батарей
Этот процесс выбивания электронов для генерации тока называется фотогальваническим эффектом. Впервые его наблюдал в 1839 году французский ученый Эдмон Беккерель. Позже, в 1883 году, другой ученый по имени Чарльз Фриттс разработал первый солнечный элемент. После этого ученые из России в Америку начали экспериментировать с технологией захвата солнечной энергии. Современные солнечные панели восходят к 1950-м годам, когда ученые из Bell Labs обнаружили, что кремний был гораздо более эффективным полупроводником, чем селен, наиболее распространенный материал, который до этого момента использовался в солнечных панелях. С тех пор солнечные панели постоянно совершенствуются, а инновации стремительно растут.
Основные типы солнечных панелей
Технология солнечных панелей развилась до такой степени, что стала доступна многим американцам, поскольку до середины 2010-х годов она была слишком дорогой. На самом деле, сегодня существует большое разнообразие более доступных вариантов панелей. У каждого типа панелей есть преимущества, недостатки, стоимость и требования, которые следует учитывать перед выбором.
Монокристаллические солнечные панели
Монокристаллические солнечные элементы (также называемые модулями) являются лучшими в солнечной технологии. Они состоят из одного листа монокристаллического кристалла кремния и формируются с помощью дорогостоящего производственного процесса, называемого процессом Чохральского (изобретенного в 1916 году Яном Чохральским). Эти панели выкованы из цельного слитка чистого кремния, вырезанного из 32-96 кремниевых пластин. Затем эти пластины собираются в панели. Поскольку эти ячейки вырезаются из монокристалла, теряется большое количество кремния (в некоторых случаях до 50%), что делает процесс неэффективным и дорогостоящим.
Эти кристаллические панели темно-черного цвета, имеют более высокую эффективность, более высокую мощность, служат дольше и являются самыми дорогими на рынке. Эти панели улавливают от 19% до 20% входящих фотонов, что делает их одним из самых эффективных вариантов. На выбор предлагаются различные типы монокристаллических панелей, такие как панели с пассивированным излучателем и задними ячейками (панели PERC) и двусторонние панели.
Пассивированный излучатель и задние панели ячеек
Панели с пассивированным излучателем и задними ячейками представляют собой общее усовершенствование технологии монокристаллических панелей. Они добавляют дополнительный слой отражающего материала к задней части панели, что позволяет кремнию захватывать больше фотонов, но при этом дает несколько меньших преимуществ, таких как снижение рекомбинации электронов и тепловыделения. Ячейки PERC немного более эффективны и служат дольше, чем стандартные панели, поглощая от 21% до 23% входящих фотонов.
Солнечные элементы с гетеропереходом
Гетеропереходные элементы объединяют две технологии солнечных панелей для повышения эффективности. Эти солнечные панели работают, добавляя слой аморфного кремния, который поглощает больше длин волн и работает вместе с кристаллическим кремнием для повышения эффективности. Эти элементы должны быть специально изготовлены путем адаптации существующих солнечных элементов с аморфным кремнием, что делает их чрезвычайно дорогими. Однако дополнительные затраты сопровождаются значительным повышением эффективности, поскольку они поглощают от 23% до 26% входящих фотонов.
Двусторонние панели
Эти панели представляют собой интересный случай, поскольку они более эффективны, чем стандартные монокристаллические панели, но требуют немного больше работы. Двусторонние панели, как следует из их названия, имеют две поверхности, поглощающие солнечный свет. Вторая сторона расположена на задней стороне панели и поглощает отраженный свет, который в противном случае был бы потрачен впустую. К сожалению, они бесполезны при плоской установке на любую поверхность, например, на крышу. Единственный способ для домовладельца воспользоваться преимуществами этих типов панелей - это огородить участок своей собственности и установить эти панели на земле. Если домовладельцы могут заставить эти панели работать, это, как правило, того стоит, поскольку известно, что эти панели имеют эффективность до 27%. В то время как наиболее эффективные двусторонние панели относятся к монокристаллическому типу, существуют и поликристаллические двусторонние панели, но они менее распространены.
Поликристаллические солнечные панели
Более экономичный способ использования солнечной энергии - поликристаллические солнечные элементы, также называемые «мультикристаллическими» панелями. В отличие от монокристаллических, эти солнечные элементы состоят из нескольких осколков кремниевых фрагментов, которые расплавляются и заливаются в небольшие квадратные формы для вафель. Эти вафли объединены в квадратные панели темно-синего, крапчатого цвета.
В процессе тратится мало кремния, и эти панели намного проще и дешевле производить, что приводит к гораздо более низкой цене. Однако эти кремниевые солнечные элементы не служат так долго и менее устойчивы к нагреву, что делает их непригодными для чрезвычайно жаркого климата. Они также имеют более низкий рейтинг эффективности, втягивая только от 13% до 17% фотонов, которые проходят через них.
Тонкопленочные солнечные панели
«Тонкопленочные солнечные элементы» - это общий термин, описывающий несколько типов солнечных панелей. Эти панели обычно тонкие, податливые, недорогие и используются в промышленных или коммерческих целях. Хотя и реже, в некоторых домах также используются тонкопленочные солнечные панели, но только в том случае, если крыша имеет причудливую форму или старая и не может выдержать вес стандартных панелей. Тонкопленочные солнечные панели также имеют низкий рейтинг энергоэффективности, от 7% до 18%, в зависимости от конкретного типа панели и ее материалов.
Панели из теллурида кадмия (CdTe)
Теллурид кадмия является наиболее распространенной тонкопленочной панелью на рынке, на которую приходится 5% продаж солнечных панелей. Эти панели могут достигать рейтинга эффективности, сравнимого с поликристаллическими панелями, в диапазоне от 9% до 15%. Они состоят из более дешевых материалов, таких как теллурид кадмия, сульфид кадмия или сульфид магния. К сожалению, эти недорогие материалы также являются токсичными загрязнителями, которые при неправильной утилизации могут быть опасны для окружающей среды и здоровья человека.
Панели из аморфного кремния (A-Si)
В панелях из аморфного кремния используется та же технология, что и в стандартных силиконовых панелях, но с более гибким изгибом. Вместо кристаллических кремниевых пластин в этих панелях используется тонкая полоска кремния с текстурой, похожей на резину. Эти панели чрезвычайно легкие, универсальные, нетоксичные и дешевые, но имеют низкую эффективность. Эти панели имеют рейтинг эффективности около 7%, что делает их плохим выбором для дома. Тем не менее, они все еще находят широкое применение в коммерческих проектах и объектах с низким энергопотреблением, таких как калькуляторы на солнечных батареях и вездеходы.
Панели из селенида индия-галлия-меди (CIGS)
Это самые эффективные тонкопленочные панели на рынке. Они состоят из меди, галлия, индия и селенида, помещенных поверх основы из стали, стекла, пластика или других более жестких материалов. Хотя эти панели не такие податливые, как аморфный кремний, они все же сгибаются и могут поместиться в местах, где стандартные панели недоступны, что делает их популярным выбором для домов с крышами необычной формы. Это типы солнечных элементов, присутствующих в солнечной черепице и аналогичных солнечных батареях на крышах. Они также имеют достаточно высокий рейтинг эффективности, чтобы их можно было использовать в жилых помещениях, с обычными диапазонами от 12% до 15%, но достигая цифр до 20% в лабораторных условиях.
Какой тип солнечной панели имеет самый высокий КПД?
Когда люди оценивают и сравнивают солнечные панели в Интернете, часто встречается термин «эффективность». Эффективность солнечной панели описывает количество света, особенно фотонов, которые солнечные панели преобразуют в полезную электроэнергию. Если солнечная панель имеет КПД 20% (как и большинство современных солнечных панелей), она будет преобразовывать 20% света, попадающего на нее, в энергию для вашего дома.
При сравнении чистой эффективности солнечных панелей монокристаллические обычно выходят на первое место, особенно когда речь идет о более дорогих вариантах. Но более высокая стоимость, как правило, не стоит нескольких процентных пунктов повышения эффективности для большинства домовладельцев. Как правило, большинство американских домохозяйств могут обойтись панелями с КПД около 20%. В районах с меньшим количеством солнечных часов или длинной зимой, возможно, стоит стремиться к высокоэффективным панелям с рейтингом 20% или выше или покупать панели с более низким КПД, чтобы компенсировать это.
Вот краткий обзор всех уровней эффективности солнечных панелей.
Какой тип солнечной панели самый дорогой?
В последнее десятилетие солнечные панели неуклонно снижались в цене по мере развития технологий, а их производство стало проще. Тем не менее, многие типы солнечных панелей и брендов по-прежнему имеют высокую цену. К счастью, существуют федеральные и государственные программы поощрения, которые помогают компенсировать высокие первоначальные затраты.
Солнечные панели оцениваются по общей мощности каждой панели в ваттах, а общая стоимость вашей солнечной фотоэлектрической (PV) системы будет равна совокупной стоимости каждой панели в ваттах плюс плата за установку. Эти цены сильно различаются в зависимости от солнечной компании, с которой вы решили работать, и вашего штата. В следующей таблице представлена средняя национальная стоимость солнечных панелей в ваттах, общая стоимость солнечных панелей (только материалы), а затем общая стоимость установки солнечной энергетической системы. Мы всегда рекомендуем назначить встречу со специалистом в области солнечной энергетики и получить предложение. Хотя эти данные могут помочь вам оценить затраты, профессиональное предложение предоставит:
- Цены на бетон
- Информация о гарантии
- Информация о конкретных потребностях вашего дома
- Варианты панелей для вашего дома
Какой тип солнечной панели имеет наибольшую мощность?
Помимо эффективности, мощность солнечной панели, также называемая мощностью, является ключевым фактором способности солнечной панели вырабатывать электроэнергию. Мощность солнечной панели - это общее количество энергии, которую она может производить, измеряемая в ваттах. Чем выше мощность солнечной панели, тем больше электроэнергии она может генерировать в идеальных условиях. Вот краткое изложение уровней мощности каждого типа солнечной панели:
Солнечные панели какого типа служат дольше всего?
Последний фактор, который следует учитывать при покупке солнечной энергосистемы, - это ожидаемый срок службы. Хотя большинство солнечных панелей прослужат более двух десятилетий или даже трех, не все они так долговечны. Вот как долго вы можете ожидать, что ваши солнечные панели прослужат в идеальных условиях эксплуатации:
Помните, что такие факторы окружающей среды, как сильный ветер, град, мокрый снег и высокие температуры, могут сократить срок службы или повредить солнечные батареи.
Заключительные мысли
Солнечная энергия является устойчивой, экологически чистой альтернативой энергии, полученной из ископаемого топлива. За последнее десятилетие он стал все более доступным для американских домохозяйств, и в конце 2010-х его популярность резко возросла. К сожалению, крутой барьер для входа в солнечную энергетику может стать серьезным препятствием для многих. Тем не менее, мы надеемся, что эта статья поможет вам найти лучшие солнечные панели для вашего дома и бюджета, когда придет время перейти на солнечную энергию.