0

Чем отличаются поликристаллы от монокристаллов в солнечных батареях?

домовой [31.3K] 2 года назад
1

Разница в способе изготовления, в КПД, в стоимости и в сроке службы. Внешние различия: моно-панели темнее и имеют скругленные углы. У поликристаллических цвет синий и углы ровно прямые.

Поликристалл состоит из множества сросшихся монокристаллов

КПД монокристаллических панелей выше — 18-22% против 11-17% КПД поликристаллических. Это аналогично тому, как выкопанную морковку помыть из шланга и сушить на солнце — прямые морковины обсохнут быстрее, чем разветвленные, потому что вся поверхность ровного корнеплода доступна солнцу и ветру, тогда как у разветвленного много потаенных мест.

Но поликристаллические панели медленнее изнашиваются, ровно настолько, чтобы наверстать разницу в КПД. При выборе солнечной электростанции то на то и выходит. Монокристаллические панели актуальны, если стоит вопрос экономии площади.

Монокристалл получается путем выращивания или вытягивания из расплавленной массы поликристаллического кремния. Подобно тому, как при ручном изготовлении свечей фитиль макается в расплавленный воск.

Метод изобретен польским химиком Яном Чохральским в 1916 году в результате случайности: ученый уронил пишущее перо в тигель с оловом; а пока доставал, заметил, что следом за предметом тянется тонкая нить олова. Проверил: нить эта имеет монокристаллическую структуру.

В упрощенном виде метод показан на рисунке:

Солнечные панели состоят кремния, чистота которого превышает 99,99%, но не доходит до 99,999%. Последний получить еще сложнее, и используется он в электронике.

Кремний получают путем плавления кварца (он же диоксид кремния), составляющего 2/7 земной коры, в электрическом дуговом тигеле. Процесс, кстати, менее экологичен по сравнению с работой ГЭС, поэтому принадлежность солнечных батарей к зеленой энергетике стоит под вопросом. Так вот, при температуре 2000°С и взаимодействии с коксом получается восстановление кремния. Технический кремний требует доочистки.

Потом его очищают с помощью соляной кислоты при отсутствии кислорода в реакторе при 300°С

Трихлорсилан закипает при низкой температуре — всего 31,8°С. Это дает возможность путем дистилляции очистить его от примесей: железа, алюминия, фосфора, меди и много еще чего.

При постепенном охлаждении расплавленного кремния получается поликристаллическая структура. Себестоимость этого процесса ниже по сравнению с себестоимостью выращивания монокристаллов методом Чохральского.


Существуют еще панели из аморфного кремния. В настоящее время технология совершенствуется, КПД вырос с 6% до 12%. Ввиду доступной цены, меньшей прихотливости в обслуживании и гибкости панели, на низкий КПД можно закрыть глаза, если это позволяет площадь поверхности, выделенной под солнечные панели.

Знаете ответ?
регистрация