Эффективность солнечной панели - ключевая характеристика, ориентируясь на которую, покупатели делают выбор. При этом под эффективностью принято понимать КПД. Действительно ли эффективность модуля ограничивается коэффициентом полезного действия и какие факторы на нее влияют? Разберем ниже. 

Факторы, влияющие на эффективность фотомодулей

Распространенное мнение, что на КПД влияет только используемый в производстве материал и от него напрямую зависит мощность батареи, но это не совсем так. Существует несколько технологических нюансов. 

Как оценивается КПД солнечных панелей

КПД - пусть не единственный, но все же ключевой параметр. Он показывает, какой процент солнечного света панель может трансформировать в электроэнергию. КПД измеряется в лабораторных условиях при следующих параметрах:

• Объем энергии солнечного света - 1000 Вт;
• Температура - 25 градусов; 
• Рабочая площадь модуля - 1 м2
• Угол наклона панели - 30 градусов.

И если производитель указывает КПД в 17%, это значит, что при указанных выше условиях из 1000 Вт батарея демонстрирует выходную мощность в 170 Вт на м2. 

Вообще, эталоном для кремниевых элементов является 20% КПД. Некоторым производителям удалось увеличить этот показатель за счет технологических решений, но в среднем полезное действие составляет 16-18%. При этом:

• Поликристаллические панели показывают 14-16%;
• Монокристаллические дотягивают до 17-20%. 

Влияние КПД на эффективность очевидно - чем больше солнечной энергии может преобразовать модуль, тем выше мощность на выходе. Также очевидно, что при эксплуатации достичь лабораторных условий невозможно, поэтому фактический КПД часто отличается от заявленного. 

Соединение и размеры пластин солнечных панелей

Солнечные панели состоят из многочисленных кремниевых пластин (36, 60, 72, 96 хотя возможно и другое количество). От размера и технологии соединения этих пластин напрямую зависит эффективность:

• Монокристаллические батареи, разделенные на 60 клеток, выдают до 19% КПД; 
• Панели, разделенные на шинглы - прямые горизонтальные линии - демонстрируют от 17% до 19% КПД;
• 120-клеточная панель, в которой размер клетки уменьшен вдвое, позволяет повысить производительность до 20%;
• Новейшие батареи с IBC-структурой на 60 или 96 клеток выдают до 22% эффективности, что пока является рекордом. 

При оценке соединения на первое место выходит количество шин или IBM. Шины - это вертикальные линии, проходящие сквозь всю панель, через которые передается выработанное электричество. Чем больше шин, тем меньше потерь при передаче. Наиболее эффективными на данный момент являются панели IBM 5 с 5-тью горизонтальными шинами. 

Мощность солнечных батарей на квадратный метр

Альтернативный способ оценки эффективности солнечной панели - измерение производственной мощности на м2 или на 1 модуль (по стандарту - 1,6 м2). В этом случае покупатель получает не абстрактные проценты, а конкретное количество вырабатываемой энергии. 

Мощность и КПД - взаимосвязанные величины и тестируются при одинаковых лабораторных условиях. Поэтому чтобы рассчитать мощность достаточно площадь умножить на КПД и на 1000 Вт (солнечное излучение при испытаниях). Например 1,6*20%*1000 = 320 Вт.

Однако производители добиваются и большей мощности при меньших КПД за счет оптимизации соединений и сокращении энергопотерь при передаче от фотомодуля непосредственно на распределительную коробку. Поэтому одинаковые по КПД панели могут на выходе давать разное количество энергии. 

Производство солнечных панелей: материалы и качество 

Вышеперечисленные факторы эффективности напрямую связаны с технологией производства панелей. От изготовителя напрямую зависит два важнейших параметра:

• Материал модуля - используется монокристалл или поликристалл, ведь КПД и степень очистки у этих материалов отличаются, что также влияет на эффективность;
• Общее качество сборки - включая целостность материала, степень его очистки, технологию соединения фотографических элементов и прозрачность защитной сборки. 

Если о моно- и поликристаллах и их влиянии на КПД мы поговорили выше, то общее качество сборки стоит рассмотреть подробнее. Различают 4 класса качества солнечных панелей: 

• Grid A - безупречное качество сборки и материалов. Как правило, это монокристаллические панели от ведущих брендов типа Solar Power, BenQ или LG. Стоят они соответственно своему качеству, но окупаются за счет высокого КПД и длительного срока эксплуатации. 
• Grid B - допускается незначительное изменение в цвете фотомодуля или несущественные повреждения корпуса, не влияющие на общую производительность - царапины, потертости. 
• Grid C - наблюдается нарушения структуры фотоэлемента (сколы, трещины) или повреждения вторичных компонентов батареи, некритичные для работы. Сюда же относятся батареи, изготовленные из отходов производства основных панелей - осколки и пластины малых размеров, которые спаиваются между собой. 
• Grid D - низкое общее качество сборки, дешевые материалы и как следствие быстрая деградация модуля с малым КПД. Класс D характерен для ноунеймов неизвестного происхождения, у которых даже технические характеристики часто отсутствуют. 

Соответственно, панели с самой высокой эффективностью изготавливаются из монокристалла кремния топовыми компаниями с многолетним опытом исследований в области солнечной энергетики. Такие компании часто разрабатывают и новые технологические решения для соединений, общей конструкции и передачи энергии, чем повышают качество и производительность своего продукта. 

Обзор солнечных панелей

Чтобы читатель мог наглядно увидеть разницу между модулями различной эффективности проведем краткий обзор нескольких моделей от известных производителей. 

Самые мощные солнечные панели 

В этой категории панели будут размещены в порядке роста КПД: 

• LP72-375M PERC - продукт представлен LEAPTON SOLAR состоит из очищенного монокристалла, соединенного по стандарту IBM 5 и имеет КПД в 19,1%. При стандартном размере 1960 х 992 мм выдает 375 Вт энергии, что очень неплохо для батареи такого класса. Стоимость в Украине - 4000 грн*. 
• LG NeOn 340 W - одна из новейших моделей популярного производителя. Имеет 60 клеток, но при этом 12 токосъемных дорожек, то есть фактически соединение IBM 12. Размер стандартный - 1686 x 1016, а мощность на выходе 340 Вт, что несколько ниже, чем у первой модели. Зато КПД составляет 19,8%. Стоимость в Украине - 6100 грн*. 
• SunForte PM096B00 333W от BenQ - при относительно стандартных габаритах 1559 x 1046 мм модуль включает целых 96 клеток, способных выдавать на выходе 333 Вт мощности. При этом за счет технологии IBC производитель смог добиться КПД в 20,4%. Обойдется такая панель в 14 000 грн*. 
• JAM72S03-375/PR 375 от JA Solar - собрана из 144 клеток стандарта HalfCell и имеет соединение IBM 5. Производитель заявляет КПД до 19,5%, но что интересно при габаритах в 2000х991мм панель генерирует те же 375 Вт энергии, то есть фактически мощность на м2 ниже. Стоимость в Украине - 5200 грн*. 

Как можно видеть, стоимость растет пропорционально КПД и известности производителя и борьба тут идет буквально за каждую десятую процента. 

Самые дешевые солнечные панели 

Теперь рассмотрим несколько бюджетных моделей для сравнения стоимости и технологических характеристик: 

• AS-6P30 280W - модель компании Amerisolar. При стандартном размере 1640х992 выдает 280 Вт мощности и имеет соединение IBM 4. Материал - поликристалл, а коэффициент полезного действия 17,4%, что для такой модели неплохо. Интересно, что производитель дает гарантию на 2 года, хотя для панелей более характерно 4-5 лет. Зато стоит всего 2800 грн*.
• RS 280 POLY - поликристаллическая панель малоизвестного китайского производителя Runda. Состоит из 60 клеток, с четырьмя токопроводящими дорожками. Выдает на стандартном размере 280 Вт, а заявленная эффективность составляет до 17,2%. Цена - 2400 грн*. 
• RSM60-6-280P - поликристаллическая модель от Risen с пятью токопроводящими дорожками на 60 клеток. Мощность и размеры такие же, как и у предыдущих представителей. Можно купить за 2700 грн*. 
• Energy AXP120-12-156-290 от AXIOMA - пожалуй уникальная модель. Оснащена 12-тью токопроводящими шинами с мощностью на выходе в 290 Вт. Номинальный КПД - 17,5%, что тоже немало. В основе поликристалл. Уникальна тем, что при таких характеристиках в Украине стоит от 2400 грн*. Как производитель смог снизить цену настолько при сложной технологии производства, остается только догадываться. 

Таким образом на малоэффективные солнечные сетевые электростанции цена в 2-4 раза меньше, чем более производительные, однако и выдают они при этом на 25-20% меньше энергии. Если вы к примеру закупите 10 LP72, то за 40 000 грн* получите 3,7 кВт мощности, а установив на ту же сумму RSM60 (16 штук) 4,4 кВт. Однако при этом потребуется больше площади для монтажа, да и скорость деградации последних будет выше.

Лучшие солнечные панели в мире 2019

Если уже говорить о мощности, то хочется упомянуть еще одну модель - MAXEON-3 от SUNPOWER. За счет уникального параллельного соединения, чистейшего монокристалла и минимизации площади проводников на поверхности, компании удалось получить КПД в 22,1%, что можно назвать рекордом среди серийных солнечных батарей. Именно поэтому MAXEON-3 претендует на звание если не мощнейшей, то одной из мощнейших в 2019-м году. Обойдется, кстати, этот рекордсмен в 480 долларов, что дешевле, чем SunForte.

И еще в 2019-м SunPower анонсировала новые панели с увеличенными пластинами на основе производственной технологии MAXEON 3. По заявке они должны выдавать 400-415 Вт энергии, что стало бы абсолютным рекордом среди бытовых солнечных батарей. К сожалению, нам не удалось найти эту модель в онлайн-магазинах. 

Кстати, в сравнение брались только кремниевые модели, производителям комбинированных, в т.ч. и гибких модулей, удавалось добиться и эффективности и в 43%. Однако в серийное производство такие панели не пошли из-за сложной технологии изготовления и дороговизны.

Почему эффективность имеет значение 

Эффективность важна в первую очередь при ограниченной площади под установку модуля, ведь высокий КПД позволяет при малом количестве панелей получить нужную мощность на выходе. Кроме того, высокая эффективность свидетельствует об использовании качественных материалов и новых технологичных решений, что в свою очередь увеличивает эксплуатационный период и снижает скорость деградации модуля. 

Чтобы купить электростанцию на солнечных батареях нужно учитывать все эти факторы в совокупности, а также свой бюджет и ожидания от домашней СЭС. Так, если цель - заработать на зеленом тарифе, то возможно выгоднее закупить панели с меньшим КПД, а вот если нужна долговечная и надежная электростанция, стоит обратить внимание на передовые модели.