Как определить качество солнечных батарей

Свойства материалов, используемых для производства гелиопанелей, в наибольшей степени определяют их функциональность, долговечность и соответствие заявленным изготовителем характеристикам. Качество солнечных батарей, выпускаемых из вторичного или низкосортного сырья, оставляет желать лучшего. Низкая закупочная стоимость такого оборудования не приносит выгоды вследствие недостаточной работоспособности и короткого срока службы.

Как определить уровень качества солнечных батарей?

Параметры, применяемые для определения качества солнечных батарей, легко поддаются оценке.

Коэффициент заполнения вольт-амперной характеристики (ВАХ)

Коэффициент заполнения ВАХ является основным показателем качества изделий и определяется как результат отношения реальной мощности панели к гипотетической. Чем он выше, тем меньше потери производительности из-за внутреннего сопротивления материала.

Оценка внешнего вида солнечной батареи

Внешний вид гелиопанелей также позволяет судить об их качестве и производительности. Идеальным вариантом служит использование для их создания однородных солнечных элементов (Solar cells) без заметных дефектов: сколов, трещин и царапин. Их наличие является причиной потерь в процессе преобразования энергии солнца в электрическую.

Повреждения уменьшают срок жизни гелиопанели, поскольку позволяют жесткому ультрафиолетовому излучению быстрее разрушать ее микроструктуру. Количество и форма элементов в модуле также могут рассказать об эффективности его работы.

• Системы мощностью от 90 Вт, рассчитанные для работы под базисным напряжением 12 В, должны состоять из 36 одинаковых модулей размером не менее 12,5х12,5 см. Применение большего числа частей отличающейся от квадрата формы обычно говорит о том, что для изготовления батареи были использованы обломки солнечных элементов.
• Системы, характеризующиеся напряжением 24 В, являются своего рода исключением, поскольку должны иметь в своей структуре детали в виде половин элементов 12,5х12,5 см.
• Системы мощностью от 140 до 170 Вт номинальным напряжением 12 В, должны состоять из 36 элементов 15,6х15,6 см.

Число солнечных элементов в конструкции, превышающее рекомендованное, подразумевает выполнение большого объема пайки, увеличивающего риск возникновения короткого замыкания. Системы из деталей низких категорий и так не отличаются высоким качеством, а вкупе с указанной особенностью сборки значительно теряют в надежности.

Категории качества комплектующих солнечных батарей

Модули для преобразования поступающей в светлое время суток солнечной энергии представляют собой сложные конструкции, для эффективного функционирования которых имеет значение каждая деталь.

Классификация солнечных элементов

Оценивать качество солнечных батарей, в первую очередь, помогает выяснение класса использованных для их производства солнечных элементов. Именно их микроструктура определяет срок службы и влияет на эффективность.

Классы А, В, С, D

• Элементы, относящиеся к категории Grade A, обладают наилучшими показателями качества: не имеют сколов, царапин и трещин. Гладкая поверхность и однородность кристаллического слоя и цвета обеспечивают низкую скорость деградации и высокий коэффициент заполнения ВАХ — свыше 0,7. Модели этого типа обычно характеризуются более высокими относительно указанных в паспорте показателями мощности и сниженным температурным коэффициентом.
• Солнечные элементы из категории Grade B имеют коэффициент заполнения ВАХ от 0,4 до 0,7 из-за присутствия визуальных дефектов поверхности. Нарушения структуры также являются причиной ускоренного старения оборудования из такого типа сырья. В некоторых случаях оно все же позволяет получить сопоставимую с предыдущей категорией эффективность функционирования, поэтому широко используются в производстве гелиопанелей.
• Элементы солнечных батарей, относящиеся к категории Grade C, имеют серьезные дефекты структуры и поверхности: трещины, сколы, потерю частей конструкции. Они продаются по невысокой стоимости и не позволяют выпускать солнечное оборудование с высокой результативностью работы, поскольку их коэффициент полезного действия не превышает показатель в 15%. В профессиональном производстве такие модули допустимо применять разве что для изготовления систем с незначительным напряжением для зарядки аккумуляторов от 12 до 48 В.
• Категория Grade D включает отходы производства солнечных элементов. Официально они считаются непригодными для изготовления солнечных батарей и должны идти на переплавку. На практике же они широко применяются недобросовестными производителями, которые вырезают целые части изделий и применяют их для выпуска маломощного оборудования.

Солнечные элементы из категорий Grade C и D имеют относительно большие размеры и значительный вес при низкой эффективности, составляющей менее 14%. Их особенно опасно применять в системах c последовательным подсоединением конструктивных деталей и высокими показателями напряжения на стороне постоянного тока от модулей (от 100 В).

Характерные для оборудования этих категорий микротрещины могут спровоцировать «хот спот» в модуле и его полный выход из строя. Температура в области повреждения способна в кратчайшие сроки (всего за 60 секунд) подниматься до 300°C и более.

Отдельные производители солнечного оборудования могут использовать собственные варианты деления элементов на группы в зависимости от их качества. Так, компания Suntech применяет систему, состоящую из Perfect Grade, A и B Grade. Фактически эти категории отвечают требованиям, описанным для первых трех позиций общепринятой классификации.

Многие заводы в Китае ориентируются в делении товара всего на две группы по показателям его качества, A и B Grade, поэтому во вторую категорию попадают не только солнечные элементы со значительными дефектами поверхности и структуры, но даже отходы, подлежащие утилизации.

Ламинирующая пленка EVA

Ламинирующая пленка EVA располагается с лицевой и изнаночной сторон гелиопанели, она призвана обеспечить полную герметичность аппаратуры без задержки солнечного света. Свойства ее напрямую определяют долговечность оборудования:

• дешевые разновидности имеют срок эксплуатации 5-10 лет;
• качественные изделия работают без нареканий от 25 лет и больше.

По истечении заявленного времени бесперебойной работы начинаются процессы распада материала под действием атмосферных влияний и ультрафиолетового излучения. Они выражаются в образовании отслоений, помутнении и появлении желтизны. Эти нарушения приводят к потере герметичности и общему снижению коэффициента полезного действия модуля.

Постепенное падение производительности может доходить до полного выхода оборудования из строя. По внешнему виду отличить пленку низкого качества от хорошей невозможно, поэтому необходимо ориентироваться на стоимость готового модуля. Необычно низкие цены нередко обуславливаются применением неустойчивых и недолговечных разновидностей EVA.

Тыльная пленка (ПЭТ) PET Backsheet

Материал ПЭТ, имеющий обычно белую или черную расцветку, используется для защиты изнаночной стороны гелиопанелей и их герметизации. Он представляет собой термопластичный полимер, высоко ценимый в производстве за прозрачность, прочность, химическую инертность и пластичность.

Материал хорошего качества сохраняет свои свойства в широком температурном диапазоне (от -40 до +75°C). В соответствии с толщиной применяемого слоя изоляции полиэтилентерефталат обеспечивает наибольшие показатели напряжения конструкции (600 или 1000 В). Ее техническое описание должно содержать необходимые данные о применяемой пленке ПЭТ.

Чем дешевле материал, тем короче будет срок его эксплуатации. Выработка времени его службы ознаменуется неизбежным отслоением, растрескиванием пленки и проявлением желтизны. Повреждения ПЭТ приводят к нарушению герметичности гелиопанели и полной потере работоспособности модулями.

Оценка уровня производителя

Доверие к товару в значительной степени определяется и репутацией завода-изготовителя.

1. Самые крупные производства, имеющие большой опыт работы на рынке солнечного оборудования, обычно имеют годовой объем не менее 1 ГВт и собственное производство комплектующих. Заводы этого типа поддерживают ведение научных изысканий и широко применяют автоматизированные системы.
2. Средняя категория представлена изготовителями, выпускающими солнечные элементы самостоятельно, но в недостаточной степени задействующими инновационные роботизированные технологии. К производителям этой группы в России можно отнести завод «Хевел», который, впрочем, не реализует комплектующие на внутреннем рынке.
3. Некрупные организации-сборщики представляют основной сегмент рынка. Они не занимаются инвестициями и производят гелиопанели из готовых комплектующих, закупаемых на стороне.

Таким образом, качество солнечных батарей, выпускаемых на территории России, определяется только добросовестностью производителей и их внимательностью к выбору поставщиков комплектующих и деталей. Они должны проходить строгий контроль и отбор до начала сборки.