Монокристали та полікристали: спільне та відмінності

В даний час сонячні батареї стають все більш актуальними в побутовому використанні. Найдешевша і екологічно чиста енергія сонця вважається найкращою альтернативою атомній енергетиці. Незважаючи на те, що частка сонячної енергії сьогодні як і раніше невелика, в порівнянні з іншими способами виробництва електроенергії, у неї є великі перспективи.

Сонячні батареї виготовляються на основі полікристалів або монокристалів, і існує багато суперечок щодо того, хто з них більш ефективний в роботі. Щоб розібратися в цьому, варто детальніше розглянути кожен з цих матеріалів.

Монокристали

Перевагою монокристалів є те, що вони виготовляються з надчистого кремнію. Завдяки своїй чистоті, цей матеріал широко використовують не тільки в конструкції сонячних панелей, але і в радіоелектроніці. Технологія створення монокристалів досить складна, так як конструктивно вони являють собою стрижні, які ростуть з кремнієвого сплаву, повільно витягуючись. Далі їх розрізають на частини, товщина яких не перевищує 0,4 міліметра. Готові пластини піддають спеціальній обробці, в результаті якої з них виходять фотоелектричні елементи, необхідні для серійного виготовлення сонячних панелей з ККД 17-22%.

Полікристали

Полікристали можуть мати штучне і природне походження. До них можна віднести матеріали такого типу, як сплави, мінерали, кераміка і різні метали. Завдяки кристалічним зернам в структурі полікристалів, вони отримали свої унікальні властивості. Щоб отримати даний матеріал штучним шляхом, за спеціальною технологією спікають кристалічні порошки. В результаті відбувається поліморфне перетворення матеріалу в полікристали. Що стосується сонячних батарей, то для виготовлення полікристалів для них використовується кремнієвий сплав. Його нагрівають до певної температури і дають повільно охолонути. Дотримуючись цієї технології, можна отримати полікристалічний кремній, який відмінно зарекомендував себе в ролі основного матеріалу для створення сонячних батарей.

Дана технологія менш трудомістка, на відміну від методу отримання монокристалів. Це пояснюється тим, що витягування кристалів кремнію відбувається природним способом під час охолодження сплаву без застосування додаткових обробок. В результаті, собівартість їх виготовлення нижча, ніж у монокристалів. Це не могло не позначитися позитивно на вартості сонячних батарей. З недоліків даного матеріалу можна відзначити тільки наявність областей в структурі з зернистими межами, що погіршує якість полікристалів.

Основні відмінності монокристалічних і полікристалічних сонячних батарей

Головна відмінність сонячних батарей полягає в їх ефективності. Монокристалічні виграють в цьому питанні, так як їх ККД може досягати 22% за рахунок чистоти матеріалу, використовуваного для виготовлення монокристалів. У полікристалічних сонячних панелей максимальний коефіцієнт корисної дії становить не більше 18%. Це відбивається на габаритах батарей, оскільки чим вище їх ККД, тим менше площі вони займають для вироблення електроенергії певної потужності. Що стосується зовнішнього вигляду, то сонячні батареї на монокристалах мають закруглені, а полікристалічні аналоги - правильні прямі кути. Колір кожної панелі не однорідний, як і сам полікристалічний кремній, що має сторонні домішки.

Якщо порівнювати цінові показники даних виробів, то монокристалічні сонячні батареї приблизно на 10% дорожчі через більш складну технологію виготовлення. Але з огляду на те, що і ККД у них вище на кілька відсотків, різниця в ціні досить швидко окупається. Проте, згідно зі статистикою, більш доступні полікристалічні сонячні панелі лідирують за кількістю продажів на світовому ринку. Більш доступна ціна і простота виготовлення зіграли в цьому питанні не останню роль. Що б ви не вибрали в результаті, головне, що моно- і полікристали однаково добре справляються зі своїм завданням при роботі в сонячних панелях.