Что такое монокристаллы и поликристаллы

Солнечные батареи моно или поликристаллические — какие лучше

что такое монокристаллы и поликристаллы

Если вы решили самостоятельно обеспечивать себя электроэнергией, то сделать это можно при помощи солнечной системы. Солнечная электростанция может устанавливаться на крыше дома или на свободном открытом участке и превращать солнечную радиацию в переменный ток. Однако для создания данной системы требуются специальные солнечные панели. Сегодня самыми популярными являются монокристаллические и поликристаллические. В чем их разница, и какие лучше выбрать?

Виды солнечных батарей

Что из себя представляет каждый модуль и какая между ними разница? Этим вопросом чаще всего задаются покупатели, перед тем как определиться с типом панелей для установки солнечной станции. Моно- или поликристаллические панели изготавливается из кремния. Когда на кремниевый фотоэлемент попадают солнечные лучи, возникают свободные электроны, которые при движении создают ток. Несмотря на одинаковый принцип работы, цена и технические характеристики этих солнечных батарей различаются.

Монокристаллический модуль

Монокристаллические панели изготавливаются всего из одного кристалла. Кристалл этот тщательно выращивают, на что уходит много времени, да и сам процесс достаточно трудоемкий. Сама батарея имеет цилиндрическую форму и состоит из множества квадратов, представлена в однородном цвете, что говорит об использовании кремния высокого качества. Впоследствии модуль разрезают на более тонкие пластины.

Из-за наличия кремниевой решетки углы батареи слегка подрезаны. Монокристаллические конструкции довольно компактные и мощные, за счет чего можно экономить пространство и не терять на общей производительности. Высокий процент КПД связан с использованием всей поверхности кристаллической пластины, не допуская рассеивания солнечного света, который попадает на фотоэлемент.

Монокристаллические батареи быстрее себя окупают, чем поликристаллические.

В результате использования специально выращенных кристаллов высокого качества эффективность монокристаллических модулей достигает 22-24%.

Поликристаллический модуль

Исходя из названия, суть поликристаллического модуля в использовании нескольких кристаллов. Более того, они не выращиваются, а просто переплавляется уже готовый кремний и из него формируются прямоугольные фигуры в виде панелей.

Для производства поликристаллических конструкций для солнечной системы можно использовать непригодные монокристаллические модули, из которых выполняется нарезка. Сами пластины достаточно тонкие, не более 1 мм, так как фотоэлементы наклеиваются на специальный лист, а после закрашиваются. Последним этапом служит создание рамки и герметизация.

Поликристаллические батареи обходятся намного дешевле, чем монокристаллические, но зато уступают в производительности. Показатель КПД составляет в пределах 17-18%.

Критерии сравнения

Чтобы определиться, какая солнечная панель лучше, необходимо отдельно сравнить значимые параметры работы как монокристаллических, так и поликристаллических модулей.

Температурный коэффициент

Когда на поверхность панели попадает солнечный свет, пластина нагревается. Кроме того, на температуру ее работы влияет и сам процесс преобразования свободных электронов в ток. При нормальной погоде температура на поверхности солнечной батареи достигает в среднем 65 градусов, а при жаркой может доходить до 85 градусов.

И что особенно важно – чем сильнее нагреваются солнечные панели, тем ниже становится их мощность, а соответственно и выработка. В технической документации на солнечные батареи максимальная мощность указана при температуре работы 25 градусов. В этом и заключается смысл температурного коэффициента.

Монокристаллические панели темно-черного цвета, они нагреваются сильнее, а соответственно более чувствительны к высокой температуре. Поэтому здесь выигрывают поликристаллические.

Монокристаллы или поликристаллы лучше для солнечных панелей

Деградация в период эксплуатации LID

Важным моментом в работе солнечных панелей является деградация, вызванная потенциалом LIDloss. Это износ, который спровоцирован регулярным воздействием солнечных лучей. В процессе эксплуатации монокристаллических батарей была зафиксирована меньшая деградация, то есть за 25 лет работы панелей их мощность снизилась всего на 5%, чего нельзя сказать о поликристаллических. Их показатель доходит до 10%.

Стоимость

Для некоторых покупателей определяющим фактором выступает стоимость, так как не все выделяют большой бюджет на солнечную систему. Если сравнивать оба варианта батарей, то монокристаллические значительно дороже. Разница в цене при выборе одного и того же производителя может доходить до 20%.

Фоточувствительность

Решающим критерием для выбора при установке солнечной системы в отдельных регионах является фоточувствительность. Данный показатель означает, насколько фотоэлементы панели могут захватывать солнечное излучение под разным углом и при пасмурной погоде.

Для регионов, где солнечных дней не так уж и много, очень важна мощность батарей при плохой погоде. На практике с этой задачей лучше справляются поликристаллические пластины, а вот монокристаллические активнее обрабатывают «голубой свет».

То есть, если в облачные дни будет небольшой просвет солнечных лучей, поликристаллические панели смогут захватить как прямой свет, так и отраженный.

Суммарная выработка в год

Если вы хотите получать максимум от вашей солнечной системы, тогда следует сравнить показатели общей выработки каждой из батарей. Так как солнечные панели монокристаллического типа изготавливаются из качественного сырья, то и работают они мощнее. За год разница с поликристаллическими батареями может достигать 30% в зависимости от количества единиц и солнечной радиации в регионе.

Какие батареи выбрать

После оценки всех критериев осталось определиться с выбором солнечных панелей. Однозначного ответа, какие лучше, нет. Но можно выделить определенные плюсы:

  • Во-первых, у монокристаллических чище сырье, а значит, они дольше прослужат и у них выше производительность.
  • Во-вторых, монокристаллические выдают одинаковую мощность, но с меньшей площадью.
  • В-третьих, у монокристаллических меньше процент деградации после длительного срока эксплуатации.
  • В-четвертых, поликристаллические показывают лучший результат в пасмурные дни и меньше теряют мощности при критически высоких температурах.

На первый взгляд, лучшим вариантом кажутся монокристаллические солнечные панели. Но нельзя не учесть такой фактор, как цена. Поликристаллические могут быть дешевле до 15-20%, что является существенной разницей, если вы покупаете сразу 10 или более панелей.

Кроме того, несмотря на то, что поликристаллические изготавливаются из вторичного переработанного сырья, они не сильно уступают в деградации (всего 2-3%) и в суммарной эффективности. В противовес монокристаллическим панелям доказано, что при низкой освещенности поликристаллические лучше работают, то есть выработка выше.

Поэтому стоит исходить из финансовых возможностей, так как для некоторых покупателей этот фактор является определяющим.

Несмотря на все плюсы и минусы, разница в отклонениях не всегда связана с плохим или хорошим качеством панелей, иногда подобные результаты зафиксированы как единичный случай.

Таким образом, вы можете оценить все приведенные критерии и решить что для вас важнее. Поликристаллические системы вовсе не говорят о выборе в пользу худших. Качественная продукция от проверенных производителей станет залогом долгой службы и высокой эффективности.

Выбирайте солнечные батареи с долгим сроком гарантии и соблюдайте все правила по обслуживанию и эксплуатации солнечной системы, тогда никаких нареканий не будет.

Так же стоит помнить, что правильный выбор креплений для солнечных панелей обеспечит нужный угол наклона и максимальное КПД любой панели.

Источник: https://www.termico-solar.com/monokristall-ili-polikristall-solnechnyh-panelej/

Выбор солнечных панелей: Моно или поли?

что такое монокристаллы и поликристаллы

Ваша цель: Установить солнечную фотоэлектрическую систему, которая поможет вам уменьшить расходы на электроэнергию.

Проблема: На рынке очень много разных моделей и типов солнечных модулей, и это вас запутало. одни продавцы утверждают, монокристаллические модули это лучший выбор, другие утверждают, что поликристаллические ничем не хуже (или даже лучше). Кто из них прав?

Когда дело доходит до наиболее подходящих для вашего проекта солнечных модулях, потребитель сталкивается с проблемой выбора. На рынке сейчас много разный солнечных модулей, и все продавцы утверждают, что у них «самые лучшие».

Покупателю не просто разобраться в технических характеристиках, узнать достоверную информацию о надёжности и эффективности солнечных модулей.  В основном завлекают низкой ценой, утверждая, что технические параметры не хуже, чем у остальных солнечных панелей.

Как и при покупке других товаров, покупатели стремятся получить «самое выгодное предложение», зачастую жертвуя качеством за счет цены.

Стремление снизить цену очень понятно, но связанное с этим снижение качества может очень сильно повлиять на эффективность всей вашей системы солнечного электроснабжения. Поэтому мы постарались сделать небольшое руководство для покупателей, которое поможет вам ориентироваться в море информации о солнечных панелях, продающихся на российском рынке.

В данной статье вы узнаете все о различиях монокристаллических и поликристаллических модулей.

Что такое монокристаллические модули?

Это технология, которая привела к революции в фотоэнергетике. Первые коммерческие монокристаллические модули появились в 1950-х годах и являются самыми первыми и самыми «продвинутыми» модулями на современном рынке. Как видно из названия, солнечные элементы сделаны из единого кристалла чистого кремния.

Производители для формирования слитка используют метод Чохральского для постепенного выращивания кристалла кремния из расплава. В качестве «затравки» используется маленький кристалл чистого кремния.

По мере роста кристалла вокруг «затравки», его температура кремния постепенно падает, тем самым формируется кристалл чистого кремния цилиндрической формы.

Процесс производства монокристаллического кремния

Монокристаллические модули можно отличить по их однородному цвету и структуре, что является признаком высокочистого кремния.

Что такое поликристаллические модули?

Кристалл поликремния. Из такого нарезаются прямоугольные слитки, а потом пластины.

Поликристаллические солнечные панели сделаны из солнечных элементов с множеством кристаллов.

Вместо медленного и очень дорогого процесса выращивания единого кристалла, производители просто опускают кристаллическую «затравку» в ванну с расплавленным кремнием и дают ему остыть. При этом формируются разнонаправленные кристаллы, они небольшие и их много.

Из такого большого кристалла нарезаются прямоугольные слитки, а потом из них — пластины. Отсюда и название — мультикристаллические (или поликристаллические, что одно и то же) солнечные элементы. 

Далее процесс аналогичен производству монокристаллических солнечных элементов. На пластинах формируется p-n переход, наносятся электроды и антиотражающее покрытие.

В чем же разница между монокристаллом и поликристаллом?

Разница между монокристаллическими и поликристаллическими элементами (или как их еще часто называют, «ячейками») определяется их производственным процессом. Монокристаллические солнечные элементы сделаны из единого кристалла. Они более однородны — как по внешнему виду, так и по техническим характеристикам.  Поликристаллические элементы сделаны из блоков кристаллов кремния, что видно при их ближайшем рассмотрении.

Преимущества:

  • Монокристаллические солнечные модули имеют самый высокий КПД (современные модули имеют КПД до 22%);
  • Монокристаллические модули занимают меньше места, потому что они имеют больший КПД по сравнению с другими типами солнечных модулей;
  • Монокристаллические модули более долговечны — большинство производителей дает как минимум 25 лет гарантии на такие панели. Причем «стареет» в монокристаллической панели не сам кремний, а то, что его окружает — покрытия, пленки, контакты и проч. Сам монокристалл обладает стабильными характеристиками в течение практически всего срока службы;
  • Считается, что монокристаллические модули лучше работают при низкой освещенности. Однако здесь не все так однозначно, и работа при низкой освещенности больше зависит не от типа кристалла, а от качества исполнения солнечного модуля. Здесь действует общее правило — крупный, известный производитель делает более качественные солнечные панели.

Недостатки:

  • Монокристаллические модули дороже поликристаллических;

Основные отличия модулей

Кристаллическая структура Все кристаллы ориентированы в одном направлении, зерна кристаллов параллельны Кристаллы ориентированы в разных направлениях, зерна кристаллов не параллельны
Технология производства Монокристаллические цилиндры кремния нарезаются на пластины, затем пластины обрезаются до почти квадратной формы Поликристаллические заготовки прямоугольной формы режутся на пластины.
Температуры изготовления 1400°C 800~1000°C
Форма Прямоугольная, с обрезанными углами (квазипрямоугольные) Прямоугольные или квадратные, различной формы
Толщина

Источник: https://www.solarhome.ru/basics/solar/pv/mono-or-poly-solar-panels.htm

Моно- или поликристалл?

что такое монокристаллы и поликристаллы

02.01.2020

О том, что солнечные батареи – выгодное приобретение, рассказывает множество источников. И если в первое время их появления на украинском рынке к такой покупке потребители относились чаще как к показателю статусности и роскоши, то сегодня практичность альтернативного энергетического решения вытеснила «модные веяния» с топов позиций в рейтинге причин купить преобразующие фотомодули. Осталось выяснить, какие лучше – поликристаллические или монокристаллические солнечные батареи?

В чем разница? В структуре кристаллов кремния, являющихся основным компонентом гелиопанелей. В случае моно-модулей – это целостный кристалл. Цвет таких батарей черный, поверхность – гладкая, форма – с закругленными углами.

Поли- модели в основе имеют 6 десятков различных кристаллов кремния, образовывающих единую структуру. Отличаются оттенком – темно-синий, формой – с прямыми углами, текстурой – она неоднородная, «шершавая».

Но только ли из-за внешнего вида потребители делают выбор в пользу того или иного решения?

Целостность – залог долговечности, монокристалл и поликристалл отличия

Правда ли, что срок эксплуатации монокристаллов длительнее, чем у их изделий на базе единого кристалла? Как показывает практика, монокристаллические модели могут прослужить владельцу более 50 лет. Но производители редко указывают данный показатель в официальных документах, уравнивая эксплуатационные возможности моно- и поликристаллов и обозначая период их гарантированного действия 25 лет.

Эффективность – гарантия результата, поли или монокристалл

Чем отличаются монокристаллические панели от поликристаллических в плане их работоспособности? Заявленный коэффициент полезного действия монокристаллов достигает 23,5%, тогда как поликристаллические модификации демонстрируют максимальные показатели в 18%. Что это означает? Всего лишь дает потребителям понять, что за одинаковый период времени монокристаллические панели на выходе дадут больше тепла, чем их аналоги. В среднем, цифры могут достигать разницы в 35–40% за 10 лет.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Какой гриль лучше газовый или электрический

Моно и поликристаллы, габариты и внешний вид

Долговечность и практичность – важные аргументы «за» покупку одного из приглянувшихся устройств. Но стоит учесть и другой немаловажный момент – удобство и возможность монтажа систем. При сравнении размеров панелей двух видов одинаковой мощности можно сделать вывод – монокристаллические фотоэлементы более компактные. Если вы ограничены в месте для размещения панелей – выбирайте данный вариант.

Сравнение монокристаллических и поликристаллических солнечных батарей помогает выявить более утонченный дизайн монокристаллов. Как уже упоминалось, их цвет однородный, поверхность без неровностей. Поликристаллические панели имеют неоднородную расцветку, напоминающую переливы на граните.

Моно и поли, главное – цена

Этот критерий служит весомым аргументом в пользу покупки поликристаллических панелей. Да, монокристаллы – это очень дорого. Стоимость обусловлена совокупностью факторов – высокой эффективностью, производительностью, компактными размерами, длительным сроком службы, красивым дизайном и др.

Но стоит ли платить больше? Сравнивая поликристаллические и монокристаллические солнечные батареи, отличия вы найдете легко. Для одних потребителей они будут иметь важное значение.

Для других – весомыми аргументами окажутся совсем другие показатели, такие как универсальность, окупаемость, доступность. 

В чем отличие между моно и поликристаллами и что выбирают украинцы?

Для того чтобы наглядно увидеть разницу между двумя типами солнечных панелей, сравните показатели по разным характеристикам.

Монокристалл Поликристалл
Структура Монокристаллы ориентированы в едином направлении, их зерна размещены параллельно Ориентация кристаллов в разных направлениях, зерна не параллельные
Особенности производства Кремниевые монокристаллы нарезаются на пластинки, которые в последствие доводятся до формы квадрата Прямоугольные поликристаллические заготовки нарезаются на пластины
Внешний вид Прямоугольная форма с закругленными углами, цвет – однородный, черный, толщина

Источник: https://altshop.in.ua/blog/mono--ili-polikristall

Солнечные панели: монокристаллические или поликристаллические

Альтернативное оборудование, использующее энергию солнца, бываетразным, но в наши дни наибольшую популярность завоевалимонокристаллические и поликристаллические батареи. У вторых естьтакже еще часто используемое название — мультикристаллические.«Солнечные панели: моно или поли?» – таким вопросом задаются все,кто стремится воспользоваться преимуществами использованияальтернативных источников энергоснабжения.

Солнечные батареи –монокристалл или поликристалл

Энергоэффективность является одним из основных отличий данныхдвух видов оборудования, предназначенного для получения энергииальтернативными способами. У двух видов батарей эффективностьпреобразования солнечной энергии существенно отличается.Монокристаллическое оборудование способно обеспечивать до 22% КПД,а поликристаллическое – до 18%.

Различная производительность поверхностей кристаллов обусловленатехнологическими особенностями производства. Монокристаллическиеизготавливают, используя исключительно кремний высокой степениочистки.

При производстве поликристаллических используется ивторичное сырье – переработанные в материалы отходы. Такаятехнология обусловила не только более низкий КПД, но и невысокуюнадежность оборудования.

К преимуществам поликристаллическихпанелей можно отнести более низкую стоимость в сравнении смонокристаллами.

Различия в способности преобразовывать солнечную энергию вэлектрическую обуславливают разницу в занимаемой батареями площади.При равной мощности монокристаллическим батареям понадобится меньшеместа, чем поликристаллическим.

Если говорить о внешнем виде батарей, монокристаллическиеотличаются отсутствием острых углов и однородной поверхностью.Такая особенность обусловлена тем, что для получениямонокристаллического кремния используются заготовки цилиндрическойформы. Структура мультикристаллических отличается неоднородностью.Это связано с тем, что в составе кремния могут примеси внезначительных количествах.

В солнечных батареях используются монокристаллы и поликристаллы,отличия которых выражаются и в стоимости. Монокристаллическиеобходятся приблизительно на 10% дороже, если сравнение произвести впересчете на единицу мощности. Технология получениявысокоочищенного кремния сделала батареи, изготовленные с егоиспользованием, более дорогими.

Особенности изготовления

Сырьем для производства технического кремния высокой очисткиявляется кварцевый песок определенных пород. Технологияпредставляет собой этапы плавления сырья под воздействием высокихтемператур, а также процессы синтеза с введением разных химическихвеществ. Посредством такой обработки получается добиться высокогокачества очищения кремния от различных примесей. Для изготовлениясолнечных элементов его массовое содержание должно быть не менее99,9%.

Существуют две разновидности кремния, используемого дляизготовления оборудования для получения энергии:

  • мультикристаллический;
  • монокристаллический.

Монокристаллическое сырье получают посредством выращиванияслитков в тиглях, т.е. специальных печах при постоянном вращении.Применение затравочного монокристалла дает возможность добитьсякристаллографической ориентации. При производствемультикристаллического кремния кристаллы затвердевают послепроцесса химического осаждения паров. Ориентация являетсяпроизвольной.

В монокристаллическом материале слитки характеризуются круглойформой сечения. Для придания необходимой формы применяетсямеханическая обработка. Нарезка на тонкие пластины осуществляетсяпри помощи алмазных пил.

Мульти- и монокристаллические пластины после тщательноготестирования становятся основой для создания батарей. Спайкаэлементов между собой производится с использованием проводников.Правильным названием такой совокупности ячеек является солнечныйили фотоэлектрический модуль.

При последовательном подключении модулей возникает большеенапряжение. При параллельном – увеличение возникающей силы тока.Необходимые электрические параметры модуля дают возможностьполучить определенную последовательность параллельных ипоследовательных соединений.

Энергия, которую способны получать солнечные модули, можетнакапливаться в аккумуляторах или питать какие-либо приборынапрямую.

Немного статистики

Монокристаллы и поликристаллы в солнечных батареях имеютпрактически одинаковую популярность. Если нет ограничений поплощади, и есть желание сэкономить, поликристаллические являютсяотличным выбором. Статистика показывает, что по частотеиспользования поликристаллические опережают монокристаллические.Количество продаж такого оборудования составляет 52,9%.

Источник: https://vencon.ua/articles/solnechnye-paneli-monokristallicheskie-ili-polikristallicheskie

Кристаллы

Кристаллы

Твердые тела разделяют на аморфные тела и кристаллы. Отличие вторых от первых состоит в том, что атомы кристаллов располагаются согласно некоторому закону, образуя тем самым трехмерную периодическую укладку, что называется – кристаллическая решетка.

Этимология

Примечательно, что название кристаллов происходит от греческих слов «застывать» и «холод», и во времена Гомера этим словом называли горный хрусталь, который тогда считался «застывшим льдом». Сперва данным термином называли лишь ограненные прозрачные образования. Но позже, кристаллами стали звать также непрозрачные и не ограненные тела природного происхождения.

Горный хрусталь

Кристаллическая структура и решетка

Идеальный кристалл представляется в виде периодически повторяющихся одинаковых структур – так называемых элементарных ячеек кристалла. В общем случае, форма такой ячейки – косоугольный параллелепипед.

Следует различать такие понятия как кристаллическая решетка и кристаллическая структура. Первая – это математическая абстракция, изображающая регулярное расположение неких точек в пространстве. В то время как кристаллическая структура – это реальный физический объект, кристалл, в котором с каждой точкой кристаллической решетки связана определенная группа атомов или молекул.

Кристаллическая структура граната — ромб и додекаэдр

Основным фактором, определяющим электромагнитные и механические свойства кристалла, является строение элементарной ячейки и атомов (молекул), связанных с ней.

Анизотропия кристаллов

Главное свойство кристаллов, отличающее их от аморфных тел – это анизотропия. Это означает, что свойства кристалла различны, в зависимости от направления. Так, например, неупругая (необратимая) деформация осуществляется лишь по определенным плоскостям кристалла, и в определенном направлении. В связи с анизотропией кристаллы по-разному реагируют на деформацию в зависимости от ее направления.

Однако, существуют кристаллы, которые не обладают анизотропией.

Виды кристаллов

Сравнение структур монокристаллов и поликристаллов

Кристаллы разделяют на монокристаллы и поликристаллы. Монокристаллами называют вещества, кристаллическая структура которых распространяется на все тело. Такие тела являются однородными и имеют непрерывную кристаллическую решетку. Обычно, такой кристалл обладает ярко выраженной огранкой. Примерами природного монокристалла являются монокристаллы каменной соли, алмаза и топаза, а также кварца.

Сульфат алюминия-калия монокристалл

Немало веществ имеют кристаллическую структуру, хотя обычно не имеют характерной для кристаллов формы. К таким веществам относятся, например, металлы. Исследования показывают, что такие вещества состоят из большого количества очень маленьких монокристаллов — кристаллических зерен или кристаллитов.

Вещество, состоящее из множества таких разноориентированных монокристаллов, называется поликристаллическим. Поликристаллы зачастую не имеют огранки, а их свойства зависят от среднего размера кристаллических зерен, их взаимного расположения, а также строения межзеренных границу.

К поликристаллам относятся такие вещества как металлы и сплавы, керамики и минералы, а также другие.

Поликристалл висмута

Возможные способы роста и образования

  1. Кристаллизация путем возгонки. Подобный метод кристаллизации подразумевает переход вещества из газообразного состояния к твердому, минуя жидкую фазу. Подобный процесс в природе имеет место в вулканических трещинах или кратерах, когда вещество быстро остывает. Однако простейший пример – образование зимой снежинок из воды.

    Кристалл воды — снежинка

  2. Раскристаллизация – переход вещества из твердого в твердое состояние, который может происходить по двум сценариям.
    1. Первый – переход вещества из аморфного твердого тела в кристаллическое. Так, например, происходит кристаллизация стекла, в том числе кристаллизация вулканических пород, содержащих стекло.
    2. Второй – перекристаллизация вещества с разрушением старой структуры и образованием новой. Большинство горных пород образуются именно таким способом. Известные примеры перекристаллизации: переход известняка в мрамор, кварцевых песчаников в кварциты или глинистых пород в филлиты.
  3. Кристаллизация из растворов и расплавов. Наиболее распространенный природный способ образования. Так на дне водоемов «откладываются» кристаллы солей. Этим же способом искусственно выращивают алмаз, сапфир или рубин.

    Монокристалл рубина (корунд)

Другие факты

  • Имеет место такое явление как прорастание кристаллов. Это означает процесс, когда индивиды взаимно пересекаются и прорастают друг друга.
  • Существуют так называемые ионные кристаллы, которые состоят в основном из ионов, связь которых образуется за счет электростатического притяжения. К таким телам относят фторид калия и натрия, хлорид и бромид калия и др.
  • Существует 47 простых форм, из которых может состоять кристалл. Среди них: призма, пирамида, тетраедр, трапецоедр, ромбоедр и т.п.Формы кристаллов
  • Одни из наибольших кристаллов в мире были обнаружены в Мексике, в Пещере кристаллов. Так найденный кристалл селенита (прозрачный гипс) имел в ширину около метра, а в длину – пятнадцати метров.
  • Согласно сообщению, опубликованному в 1914-м году, в шахте Южной Дакоты был обнаружен кристалл сподумена (силикат лития и алюминия) длиной 12,8 метров и весом – 90 тонн.

Источник: https://spacegid.com/kristallyi.html

Монокристаллы и поликристаллы

Большинствотвердых материалов являютсяполикристаллическими; они состоят измножества беспорядочно ориентированныхмелких кристаллических зерен —кристаллитов — мелких монокристаллов.Каждый из мелких монокристаллованизотропен, но так как кристалликиориентированы хаотически, то в целомполикристаллическое тело являетсяизотропным. Если монокристаллыкаким-нибудь способом ориентированы вопределенном направлении, напримерпрокаткой, то поликристаллическое телостановится анизотропным.

Крупные одиночныекристаллы называются монокристаллами.Крупные кристаллы в природе встречаютсяочень редко. Потребность промышленности,науки и техники в кристаллах велика,они находят широкое применение врадиотехнике, оптике и других отрасляхнародного хозяйства.

Например, кристаллырубина используются в квантовыхгенераторах света — лазерах. С помощьюкристаллов сегнетовой соли получаютультразвуковые колебания. В настоящеевремя искусственно изготовляютсямонокристаллы многих веществ: кварца,алмаза, корунда, рубина и др. Чтобывырастить кристаллы, нужны особыеусловия.

Например, для получения алмазатребуются давление 104 МПа и температура2000° С.

Атомам одного итого же химического элемента могутсоответствовать различные по свойствамкристаллические структуры. Углеродуприсущи слоистая структура графита ипространственная структура алмаза,свойства, которых совершенно различны.Из молекул воды может состоять лед пятиразличных кристаллических структур.Свойствовещества одного состава образовыватьразличные кристаллические структуры,обладающие разными физическимисвойствами, называется полиморфизмом.

Для кристаллическихтел характерен дальний порядок, т. е.правильная повторяемость положенийузлов кристаллической решетки на любыхрасстояниях в кристалле.

Аморфные тела

Кроме кристаллическихтел существуют аморфные тела. Они, хотяи рассматриваются обычно как твердые,представляют собой переохлажденныежидкости.

Если рассматриватьнекоторый атом аморфного тела какцентральный, то ближайшие к нему атомыбудут располагаться в определенномпорядке, но по мере удаления от«центрального» атома этот порядокнарушается и расположение атомов можетбыть различным, т. е. случайным.

В аморфныхтелах в отличие от кристаллическихсуществует лишь ближний порядок вовзаимном расположении соседних атомов.К аморфным телам относятся стекло,пластмассы и т. д. Многие тела, такие,как сера, глицерин, сахар и т. п.

, могутсуществовать как в кристаллическом,так и в аморфном состоянии, или, какпринято говорить, в стеклообразнойформе. В природе аморфное состояниеменее распространено, чем кристаллическое.

Закон Гука

Приложенная ктелу внешняя сила F создает внутри негонормальное механическое напряжение (5.1)

здесь S — площадьсечения тела.

Р. Гуком былоустановлено, что в области упругихдеформаций нормальное напряжение иотносительное удлинение связаны междусобой:

(5.2)

Это соотношениеназывают законом Гука. Коэффициентпропорциональности а, характеризующийупругие свойства материала, называетсякоэффициентом упругости. Величина,обратная коэффициенту упругости,называется модулем продольной, упругостиили модулем Юнга:

(5.3)

Перепишем законГука в виде

(5.4)

С учетом (5.1)соотношение (5.4) примет вид

(5.5)

Чем больше Е, темменьшую деформацию при прочих равныхусловиях испытывает изделие.

Деформация телсвязана с изменением их внутреннейэнергии.

Независимо оттого, происходит ли деформация растяженияили сжатия, внутренняя энергия телаувеличивается, так как над ним внешнимисилами совершается работа. Рассмотрим,например, случай упругой деформацииудлинения. По мере удлинения растягивающаясила должна увеличиться. В началепроцесса она равна нулю, в конце равнаF; ее среднее значение находим как среднееарифметическое:

Конечному значениюсилы F соответствует удлинение Л/. Длятого чтобы растянуть тело на Д/, следуетсовершить работу

(5.6)

Из соотношения(5.6) следует, что работа, затраченная надеформацию тела, пропорциональна Д/2.

Источник: https://studfile.net/preview/2893362/page:14/

Монокристаллические и поликристаллические солнечные батареи — какие лучше и чем отличаются

Какие солнечные батареи лучше — монокристалл или поликристалл? Этот вопрос часто задают сторонники альтернативной энергии. Несмотря на то, что конструктивно они отличаются достаточно сильно, но принцип действия их абсолютно одинаковый.

При выборе стоит обращать внимание на ряд факторов, среди которых: область применения, поведение ячеек, стоимость, мощность, качество и особенности батареи. Солнечная батарея представляет собой конструкцию последовательно подключенных фотоэлементов, которые являются основной составляющей батареи. Они служат  для преобразования энергии солнца в электрическую энергию.

Данный процесс основан на таком явлении, как фотоэффект. По своей физической сути фотоэлементы – не что иное, как полупроводники.

Основные особенности солнечных батарей

На сегодняшний день существуют несколько основных типов батарей с различной структурой фотоэлементов.

  1. Монокристаллические батареи изготовляются из кремниевых цельных кристаллов и отличаются:
    • эффективностью – относительно высокий КПД (до 20 %) получения электроэнергии из энергии света;
    • однородностью структуры монокристалла, исключающей появление дефектов;
    • старение ячеек за четверть века понижает эффективность батареи примерно на 20%;
    • эффективная работа батареи при минусовых  температурах;
    • значительной стоимостью батареи из-за сложности технологического процесса и дороговизны качественного кремния.
  2. Поликристаллические батареи изготовляются из спрессованных кристаллов  различных фракций и форм:
    • батареи из поликристаллов имеют меньшую эффективность – коэффициент  преобразования энергии составляет 0,16;
    • смешанная структура поликристаллов из-за использования большого количества кристаллов неоднородной структуры и смесей на основе кремния могут вызвать разные дефекты в конструкции фотоэлемента;
    • эффективная работа в облачную погоду;
    • старение ячеек за четверть века понижает эффективность батареи примерно на 30%;
    • стоимость поликристаллических батарей гораздо ниже, чем у поликристаллов из-за невысокой себестоимости материала, используемого в производстве
ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Аскуэ что это такое

Различие по внешнему виду

Ячейки монокристаллов похожи своей формой на квадрат с округленными краями. Такой вид определяется технологией производства и структурой кристаллов. Равномерная структура монокристаллов объясняется правильной формы заготовки.

Поликристаллические ячейки имеют ровную квадратную форму, которые в процессе производства, нарезаются из призматических заготовок. Неоднородная поверхность поликристаллических батарей объясняется структурой поликристаллов кремния.

Структура монокристаллов и поликристаллов различаются плотностью заполнения, при этом поликристалл охватывает всю площадь батареи, а монокристалл оставляет незаполненные участки.

Принимая во внимание свойства солнечных батарей, проанализировав рынок данной категории товаров, делаем вывод о том, что монокристаллы качественней и надежней в эксплуатации, а к преимуществам поликристаллов стоит отнести стоимость, которая меньше в среднем на 10-15%.

Поэтому, выбирая между поликристаллами  и монокристаллами, нужно сначала понимать, в каких условиях они будут применяться, существуют ли ограничение по площади, какая мощность и напряжение на выходе вам нужны, а также каким бюджетом располагаете.

Источник: https://voltjoule.ua/ru/2017/10/12/monokristallicheskie-i-polikristallicheskie-solnechnye-batarei/

Монокристаллы и поликристаллы: общее и различия

В настоящее время солнечные батареи становятся все более актуальными в бытовом использовании. Самая дешевая и экологически чистая энергия солнца считается лучшей альтернативой атомной энергетике. Несмотря на то, что доля солнечной энергии сегодня по-прежнему мала, по сравнению с другими способами выработки электроэнергии, у нее есть большие перспективы.

Солнечные батареи изготавливаются на основе поликристаллов или монокристаллов, и существует много споров относительно того, кто из них более эффективен в работе. Чтобы разобраться в этом, стоит детальнее рассмотреть каждый из этих материалов.

Монокристаллы

Преимуществом монокристаллов является то, что они изготавливаются из сверхчистого кремния. Благодаря своей чистоте, этот материал широко используют не только в конструкции солнечных панелей, но и в радиоэлектронике.

Технология создания монокристаллов довольно сложная, так как конструктивно они представляют собой стержни, которые растут из кремниевого сплава, медленно вытягиваясь. Далее их разрезают на части, толщина которых не превышает 0,4 миллиметра.

Готовые пластины подвергают специальной обработке, в результате которой из них получаются фотоэлектрические элементы, необходимые для серийного изготовления солнечных панелей с КПД 17-22%.

Поликристаллы

Поликристаллы могут иметь искусственное и естественное происхождение. К ним можно отнести материалы такого типа, как сплавы, минералы, керамика и различные металлы. Благодаря кристаллическим зернам в структуре поликристаллов, они получили свои уникальные свойства. Чтобы получить данный материал искусственным путем, по специальной технологии спекают кристаллические порошки.

В результате происходит полиморфное превращение материала в поликристаллы. Что касается солнечных батарей, то для изготовления поликристаллов для них используется кремниевый сплав. Его нагревают до определенной температуры и дают медленно остывать.

Следуя этой технологии, можно получить поликристаллический кремний, отлично зарекомендовавший себя в роли основного материала для создания солнечных батарей.

Данная технология менее трудоемкая, в отличие от метода получения монокристаллов. Это объясняется тем, что вытягивание кристаллов кремния происходит естественным способом во время охлаждения сплава без применения дополнительных обработок.

В результате, себестоимость их изготовления ниже, чем у монокристаллов. Это не могло не сказаться положительно на стоимости солнечных батарей.

Из недостатков данного материала можно отметить только наличие областей в структуре с зернистыми границами, что ухудшает качество поликристаллов.

Основные отличия монокристаллических и поликристаллических солнечных батарей

Главное отличие солнечных батарей заключается в их эффективности. Монокристаллические выигрывают в этом вопросе, так как их КПД может достигать 22% за счет чистоты материала, используемого для изготовления монокристаллов. У поликристаллических солнечных панелей максимальный коэффициент полезного действия составляет не более 18%.

Это отражается на габаритах батарей, так как чем выше их КПД, тем меньше площади они занимают для выработки электроэнергии определенной мощности. Что касается внешнего вида, то солнечные батареи на монокристаллах имеют закругленные, а поликристаллические аналоги правильные прямые углы.

Цвет каждой панели не однороден, как и сам поликристаллический кремний, имеющий инородные примеси.

Если сравнивать ценовые показатели данных изделий, то монокристаллические солнечные батареи примерно на 10% дороже из-за более сложной технологии изготовления. Но учитывая, что и КПД у них выше на несколько процентов, разница в цене довольно быстро окупается.

Тем не менее, согласно статистике, более доступные поликристаллические солнечные панели лидируют по количеству продаж на мировом рынке. Более доступная цена и простота изготовления сыграли в этом вопросе не последнюю роль.

Что бы вы не выбрали в итоге, главное, что моно- и поликристаллы одинаково хорошо справляются со своей задачей при работе в солнечных панелях.

еще не добавлены

Источник: https://elektro.in.ua/56-monokristallyi-iipolikristallyi-obschee-i-razlichiya.html

Солнечные панели: моно или поли?

  • 06 февраля 2019 в 12:19:51
  • 2618

Последние годы развитие солнечной энергетики в Украине имеет огромный масштаб. Действует ряд государственных программ (в том числе так называемый «зеленый тариф»), которые способствуют внедрению солнечной энергетики во всех сферах деятельности. Благодаря этому небольшие гелиоэлектростанции все чаще устанавливают и на предприятиях и в домах обычных украинцев.

Соответственно, растет интерес к оборудованию для солнечных электростанций вообще и к солнечным панелям в частности. Да, нам еще очень далеко до стран ЕС, но всё же темпы действительно впечатляющие.
И вот, сталкиваясь с необходимостью выбора, мы все чаще задаемся вопросом, чем же монокристаллические панели отличаются от поликристаллических и какие из них лучше.

В этом и попытаемся разобраться.

Что такое солнечная панель

Солнечная панель – это прибор, который энергию солнечного света преобразует в электрическую. Каждая представляет собой многослойную конструкцию, состоящую из металлической рамы, закаленного стекла и нескольких десятков кремниевых пластин микрометровой толщины. Их герметично ламинируют, подключают к токопроводящим шинам и распределительной коробке.

На данный момент на мировом рынке доминируют два вида фотоэлектрических преобразователей (сокращенно ФЭП) – монокристаллические и поликристаллические. Между собой различаются не только ценой и внешним видом (а точнее, цветом и фактурой поверхности), но и более важными эксплуатационными характеристиками.

Монокристаллическая панель

Как и следует из названия, изготавливается из монокристаллов кремния.

Монокристалл имеет направленную структуру. Его зерна параллельны и смотрят в одну сторону. Благодаря этому фотоэлементы имеют гладкую, однородную, ровного цвета поверхность.

Углы пластин скругленные, так как сам монокристалл имеет цилиндрическую форму. Его разрезают на тонкие пластины порядка 300 мкм, но форма при этом сохраняется.

Монокристаллы выращивают из кремния высокой степени очистки. Степень чистоты сырья достигает 99,99%. Причем плавление кремния происходит при температурах от 1413 до 1500°С, что делает выращивание очень сложным, трудо- и энергозатратным процессом. Естественно, это сказывается на цене конечной продукции. Как сами монокристаллы,  так и изготовленные из них фотоэлектрические панели стоят достаточно дорого.

Что касается производительности, то КПД серийно выпускаемых монокристаллических панелей на сегодняшний день достигает 17-22%. Учитывая, что в космической отрасли уже используются пластины с КПД до 38-40%, вполне вероятно, что в ближайшем будущем производительность промышленных монопанелей тоже увеличится.

Еще один плюс панелей этого типа – продолжительный срок службы, высокая надежность и стабильность работы.

Поликристаллическая панель

Поликристаллические солнечные панели отличаются от монокристаллических даже визуально. Их поверхность не выглядит такой гладкой, цвет не равномерный. Причина этого в том, что поликристалл имеет ненаправленную структуру (зерна в нем не параллельны), неоднородный состав и значительную долю примесей.

Еще одно отличие – форма фотоэлементов. Они квадратные, поскольку при выращивании поликремния получают не цилиндрические слитки, а прямоугольные. Их разрезают и обрабатывают, сохраняя изначальную прямоугольную форму. В результате панели этих двух типов несложно различить даже по внешнему виду.

Кроме того, в отличие от монокристаллических панелей, поликристаллические изготавливают из материала худшего качества. Часто с использованием вторсырья, отходов, переработанных материалов. Полученный таким образом кристалл отличается меньшей надежностью и долговечностью. Из-за микродефектов и примесей в нем могут появляться микротрещины. Через них в систему пропадает кислород, который способствует преждевременному разрушению структурных элементов.

По тем же причинам (из-за примесей и дефектов) эффективность преобразования поликристаллических панелей оказывается несколько ниже – от 12 до 18%. То есть, чтобы получить ту же мощность, приходится устанавливать солнечные панели большей площади, чем при использовании монокристаллических аналогов.

В то же время изготовление поликристаллического кремния проще и требует меньших энергозатрат. Соответственно его цена ниже, чем стоимость монокристаллов.

Какие солнечные панели лучше моно или поли?

Панели из монокремния эффективнее, надежнее, стабильнее, долговечнее. Казалось бы, сам собой напрашивается вывод, что они лучше, чем поликремниевые. Тем не менее, по объемам продаж поликристаллические панели не уступают монокристаллическим.

На европейском рынке их доля составляет почти 50%.

Учитывая, что экономных и расчетливых (если не сказать жадных) европейских потребителей трудно заподозрить в том, что они бросают деньги на ветер, этому факту должно быть логичное и экономически обоснованное объяснение.

Чтобы разобраться, в чем дело, кратко вспомним различия между двумя видами солнечных панелей.

Монокристаллические: Поликристаллические:
— КПД 17-22% — КПД 12-18%
— меньшая площадь панели на единицу мощности — большая площадь панели на единицу мощности
— высокая стабильность работы — показатели надежности хуже
— продолжительный срок службы — меньший срок службы
— высокая стоимость — меньшая стоимость

По большому счету, разницу можно описать двумя фразами:

  • Монокристаллические панели требуют меньше площади и больше денег;
  • Поликристаллические – больше площади и меньше денег.

Но есть еще одно, значительно более важное различие, которое объясняется физической структурой кристаллов кремния. Поскольку в монокристаллах ячейки строго параллельны, однородны и направлены в одном направлении, максимальную эффективность преобразования они дают под действием прямых солнечных лучей. Если свет падает под углом, КПД фотоэлемента падает.

В то же время поликристаллические ячейки с их неоднородной структурой изначально имеют меньший КПД, но стабильней работают при рассеянном освещении и высоких температурах.

Получается, нельзя однозначно сказать, панель какого типа лучше. Все зависит от целей, ресурсов, условий освещенности. Если Вы ограничены в площади, но готовы платить, Вам подойдут монокристаллические панели. Если место не критично, а тратить лишние деньги не хочется, остановите свой выбор на поликристаллических панелях. Их недостатки вполне окупаются разницей в цене.

Опять же, если планируете устанавливать панели на хорошо освещенном, открытом месте – лучше выбирать монокристаллические панели. Если же в Вашем регионе преобладает облачная погода, поликристаллические панели будут более эффективны.

Впрочем, определиться с тем, какая панель лучше подходит в том или ином случае может быть достаточно сложно. Поэтому чтобы не тратить слишком много времени на обдумывание и выбор, обращайтесь к специалистам. Или сразу звоните нашим менеджерам. Они с радостью помогут.

Ознакомиться со всеми солнечными панелями можно в разделе «Альтернативные технологии» — «Солнечные батареи«.

Источник: https://xn--e1aamjjfht.com.ua/articles/solnechnye-paneli-mono-ili-poli/

Солнечные батареи. Монокристалл или поликристалл?

03.05.2018

Приобретая солнечные батареи, в первую очередь надо определиться изделия какого типа вы хотите купить. Важно учесть все достоинства и недостатки той или иной модификации, их характеристики. По большому счету практически все современные солнечные батареи изготавливаются из кремния. В кристаллической форме кремний имеет темно-серый цвет и немного блестит, в аморфной форме это порошок коричневого цвета.

Именно из кремния производятся практически все солнечные батареи, это основное сырье. Сегодня можно встретить два основных типа солнечных батарей, это: батареи с монокристаллической структурой кремния и изделия с поликристаллической структурой. При этом основные производственные мощности направлены на изготовления панелей с монокристаллической структурой. К какому типу отнести панели зависит от степени чистоты используемого кремния.

Степень чистоты – это степень упорядоченности молекул в кристаллической решетки кремния. Чем выше упорядоченность, тем более эффективно поглощается солнечная энергия, тем выше производительность самого устройства. Кристаллический кремний это основной материал для производства всех фотоэлектрических, а от того какая структура у панели, монокристаллическая или поликристаллическая зависит производительность батареи.

Разберем более подробно, что собой представляет поли — и монокристаллический кремний, но для начала более подробно разберем производственные процессы.

Процесс производства кремния для солнечной энергетики

Панели состоят из фотоэлектрических ячеек. Процесс производства которых, начинается с извлечения кремния из песка или кварца. На первом этапе получают так называемый металлический кремний. Из кварца SiO2 путем плавления с использованием углерода в электродуговой печи получают металлический кремний с чистотой 99%. Для изготовления солнечных ячеек необходим кремний с чистотой 99.9999%.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Что такое емкостной ток

Процесс очищения протекает внутри больших вакуумных камер, а кремний осаждается на тонкие поликремниевые стержни для получения высокочистых поликристаллических стержней диаметром 150-200 мм. Этот процесс был впервые разработан Siemens в 60-х годах и часто упоминается как процесс Siemens.

Для достижения такой чистоты необходимо большое количество энергии, процесс также сопровождается большим количеством отходов, на каждую тонну чистого кремния приходится 4 тонны отходов. Заготовка из чистого кремния разбивается на отдельные кристаллы.

Что касается производства кремния с поликристаллической и монокристаллической структурой, то это два совершенно непохожих на себя процесса.

Монокристаллический кремний выращивается из небольшого затравочного кристалла, который медленно вытягивается из расплава поликремния в цилиндрический слиток (ingot). Такой процесс требует больших энергетических и временных затрат.

Однако, получаемый материал обладает целым рядом свойств и характеристик, которые никак не получить при производстве материала с поликристаллической структурой:

  • Высокий КПД полученного материала.
  • Низкая деградация за счет использования высококачественного кремния (high grade silicon).
  • Более высокий температурный коэффициент.
  • При рассеянном освещении выработка панели в среднем будет лучше.
  • Полученный материал это более крепкие ячейки меньше трескаются при производстве.

Что касается производства поликристаллического кремния, то его получают путем плавления в прямоугольной форме, таким образом, заготовка состоит из отдельных кристаллов кремния. На следующем этапе заготовка разрезается с использованием многопроволочной пилы на тонкие пластины (wafers). После некоторой обработки и нанесения металлических проводников получается фотоэлектрическая ячейка (pv cell), после этого заготовки разрезаются.

Достоинства и недостатки поли- и монокристаллических моделей солнечных батарей

Основные достоинства монокристаллического кремния были описаны выше, кроме того солнечные панели из данного материала имеют максимальные эксплуатационные сроки (могут служить более 25 лет). Кроме того более высокое соотношение мощности к площади солнечной панели позволяет производить панели меньшего размера (чем у аналогов), но при этом они будут поддерживать заданное значение энергии. Что касается недостатков, то единственным их недостатком является только высокая стоимость.

Поликристаллические солнечные панели – это дешевизна, простота производства, меньшее количество отходов и брака при их изготовлении. Однако, недостатки тоже имеются, это:

  • Более низкая производительность, в среднем они производят на 5% меньше энергии.
  • Для производства одного и того же количества энергии (если сравнивать с монокристаллами) приходиться делать панели большего размера, а это дополнительные пространственные площади.
  • Батареи такого типа хуже реагируют на высокие температуры. Повешенные температуры ухудшают производительность и снижают сроки эксплуатации батарей.
  • Неоднородность внешнего вида также является, пусть и незначительным, но минусом. У таких панелей менее привлекательные эстетические свойства.

Как видите, и поли- и монокристаллические панели имеют как плюсы, так и минусы. Поэтому перед покупкой надо учесть все характеристики, свойства и факторы, исходить из требований и возможностей размещения на конкретном объекте.

Источник: https://solarenergo.ua/stati/solnechnye-batarei-monokristall-ili-polikristall/

Твердые тела. Кристаллические тела. Аморфные тела — Класс!ная физика

Твердые тела отличаются постоянством формы и объема и делятся на кристаллические и аморфные.

Кристаллические тела

Кристаллические тела (кристаллы) — это твердые тела, атомы или молекулы которых занимают упорядоченные положения в пространстве.
Частицы кристаллических тел образуют в пространстве правильную кристаллическую пространственную решетку.

Каждому химическому веществу, находящемуся в кристаллическом состоянии, соответствует определенная кристаллическая решетка, которая задает физические свойства кристалла.

Знаете ли вы?

Много лет назад в Петербурге на одном из неотапливаемых складов лежали большие запасы белых оловянных блестящих пуговиц. И вдруг они начали темнеть, терять блеск и рассыпаться в порошок. За несколько дней горы пуговиц превратились в груду серого порошка. «Оловянная чума» — так к прозвали эту «болезнь» белого олова. А это была всего лишь перестройка порядка атомов в кристаллах олова. Олово, переходя из белой разновидности в серую, рассыпается в порошок. И белое и серое олово — это кристаллы олова, но при низкой температуре изменяется их кристаллическая структура, а в результате меняются физические свойства вещества.

Кристаллы могут иметь различную форму и ограничены плоскими гранями.

В природе существуют:
а) монокристаллы — это одиночные однородные кристаллы, имеющие форму правильных многоугольников и обладающие непрерывной кристаллической решеткой

Монокристаллы поваренной соли:

б) поликристаллы — это кристаллические тела, сросшиеся из мелких, хаотически расположенных кристаллов.
Большинство твердых тел имеет поликристаллическую структуру (металлы, камни, песок, сахар).

Поликристаллы висмута:

Анизотропия кристаллов

В кристаллах наблюдается анизотропия — зависимость физических свойств (механической прочности, электропроводности, теплопроводности, преломления и поглощения света, дифракции и др.) от направления внутри кристалла.

Анизотропия наблюдается в основном в монокристаллах. В поликристаллах (например, в большом куске металла) анизотропия в обычном состоянии не проявляется. Поликристаллы состоят из большого количества мелких кристаллических зерен. Хотя каждый из них обладает анизотропией, но за счет беспорядочности их расположения поликристаллическое тело в целом утрачивает анизотропию.

Любое кристаллическое вещество плавится и кристаллизуется при строго определенной температуре плавления: железо — при 1530°,олово — при 232°, кварц — при 1713°, ртуть — при минус 38°.

Нарушить порядок расположения в кристалле частицы могут, только если он начал плавиться.

Пока есть порядок частиц, есть кристаллическая решетка — существует кристалл. Нарушился строй частиц — значит, кристалл расплавился — превратился в жидкость, или испарился — перешел в пар.

Интересно

Одно и то же вещество может встречаться и в кристаллическом и в некристаллическом виде. В жидком расплаве вещества частицы движутся совершенно беспорядочно. Если, например, расплавить сахар, то:

1. если расплав застывает медленно, спокойно, то частицы собираются в ровные ряды и образуются кристаллы. Так получается сахарный песок или кусковой сахар;

2. если остывание происходит очень быстро, то частицы не успевают построиться правильными рядами и расплав затвердевает некристаллическим. Так, если вылить расплавленный сахар в холодную воду или на очень холодное блюдце, образуется сахарный леденец, некристаллический сахар.

Удивительно!

С течением времени некристаллическое вещество может «переродиться», или, точнее, закристаллизоваться, частицы в них собираются в правильные ряды. Только срок для разных веществ различен:для сахара это несколько месяцев, а для камня — миллионы лет. Пусть леденец полежит спокойно месяца два-три.Он покроется рыхлой корочкой. Посмотрите на нее в лупу: это мелкие кристаллики сахара. В некристаллическом сахаре начался рост кристаллов. Подождите еще несколько месяцев — и уже не только корочка, но и весь леденец закристаллизуется. Даже наше обыкновенное оконное стекло может закристаллизоваться. Очень старое стекло становится иногда совершенно мутным,потому что в нем образуется масса мелких непрозрачных кристаллов. На стекольных заводах иногда в печи образуется «козел», то есть глыба кристаллического стекла. Это кристаллическое стекло очень прочное.Легче разрушить печь, чем выбить из нее упрямого «козла». Исследовав его, ученые создали новый очень прочный материал из стекла — ситалл. Это стеклокристаллический материал, полученный в результате объёмной кристаллизации стекла.

Любопытно!

Могут существовать разные кристаллические формы одного и того же вещества.

Например, углерод.

Графит — это кристаллический углерод. Из графита сделаны стержни карандашей, которые оставляют след на бумаге при легком надавливании. Структура графита слоиста. Слои графита легко сдвигаются, поэтому чешуйки графита пристают к бумаге при письме.

Но существует и другая форма кристаллического углерода — алмаз.

Так расположены атомы углерода в кристалле графита (слева) и алмаза (справа).

Алмаз — самый твердый на земле минерал.

Алмазом режут стекло и распиливают камни, применяют для бурения глубинных скважинах, полируют сверхтвердые сплавы, алмазы необходимы для производства тончайшей металлической проволоки диаметром до тысячных долей миллиметра, например, вольфрамовых нитей для электроламп.

Назад в раздел «10-11 класс»

Молекулярная физика. Термодинамика — Класс!ная физика

Основные положения МКТ. Масса и размер молекул. Количество вещества. — Взаимодействие молекул. Строение твердых тел, жидкостей и газов. — Идеальный газ. Основное уравнение МКТ. — Температура. Тепловое равновесие. Абсолютная шкала температур. — Уравнение состояния идеального газа. — Изопроцессы. Газовые законы. — Взаимные превращения жидкостей и газов. Влажность воздуха. — Твердые тела. Кристаллические тела. Аморфные тела.

Источник: http://class-fizika.ru/10_22.html

Какие солнечные панели лучше — монокристалл или поликристалл?

Ответить на вопрос, какие солнечные батареи лучше, монокристалл или поликристалл, можно только после внимательного рассмотрения особенностей, конструкции и прочих параметров обоих разновидностей. Четкое понимание разницы между ними позволит выбрать оптимальный вариант для создания частной СЭС, сэкономить деньги, получить наиболее эффективную и долговечную систему подачи электроэнергии.

Итак, моно- или поликристаллический солнечный модуль — что лучше? Рассмотрим вопрос по порядку.

Что такое монокристаллическая солнечная батарея?

Монокристаллическая солнечная батарея представляет собой срез с единого кристалла кремния, полностью однородного и монолитного. Этот вид конструкции демонстрирует максимальную эффективность и значительно превосходит все аналоги по характеристикам, стабильности и долговечности.

Внешне их легко отличить от альтернативных конструкций — панели имеют черный цвет и по всей площади оснащены металлическими пластинками, расположенными в узловых точках решетки. Монокристаллические элементы имеют срезанные углы, поскольку изготовлены из заготовки цилиндрической формы. Если не устанавливать защитные элементы, между отдельными панелями будет накапливаться пыль, попадать и замерзать вода, что приведет к разрушению модуля.

Изготовление

Главное, чем отличаются монокристаллы от поликристаллов —это сложность в изготовлении. Монокристалл долго выращивается и требует для этого создания определенных условий.

  • Используется небольшой кусочек чистого кремния, который помещают в расплав.
  • Он становится основой для кристалла, который начинает расти, увеличиваться в размерах.
  • Когда его величина достигает заданных параметров, процесс останавливают, а полученный цилиндр нарезают на тонкие пластинки. Это и есть заготовки для монокристаллических солнечных панелей.
  • Затем их шлифуют, наносят защитное покрытие и устанавливают контактные проводники.
  • Последний этап — сборка отдельных фотоэлектрических элементов в солнечные модули с заданными параметрами.

Преимущества

К преимуществам монокристаллических панелей следует отнести:

  • эффективность, превышающая показатели всех остальных видов солнечных панелей. Она достигается за счет структурированности кремния, позволяющего добиться КПД в 17-22 %
  • малая площадь панелей по сравнению с другими конструкциями
  • долговечность монокристаллических панелей составляет до 25 лет, что не способны продемонстрировать альтернативные разновидности
  • способность работать в условиях низких температур
  • панели демонстрируют довольно высокую производительность даже в условиях слабой освещенности

Преимущества, которые показывают солнечные панели монокристаллические перед другими конструкциями, в значительной степени нивелируются их отрицательными качествами.

Недостатки

К недостаткам монокристаллических модулей относят:

  • высокая стоимость. Процесс производства занимает много времени, требует создания специфических условий роста кристаллов. Кроме того, приходится поддерживать эти условия в неизменном состоянии в течение длительного времени. Это увеличивает себестоимость конечной продукции, и снизить ее производителям пока не удается
  • чувствительность панелей к появлению загрязнений, затенения части поверхности. Это отрицательно воздействует на производительность всей сборки модулей, но может быть устранено установкой микроинверторов. Они выравнивают режим работы всех модулей, но еще больше увеличивают суммарную стоимость солнечных батарей

Основным недостатком, ограничивающим использование монокристаллов, является чрезмерно высокая цена. Пользователи, подсчитав сумму вложений, предпочитают более дешевые поликристаллы.

Что такое поликристаллическая батарея

Поликристаллические солнечные батареи изготавливаются по другой технологии. Она значительно проще, что делает методику более предпочтительной как для производителей, так и пользователей. Несколько упрощенно, технологический процесс состоит из нескольких этапов:

  • нагрев кремния до точки плавления
  • розлив полученного расплава по формам
  • нарезка остывших брикетов на тонкие пластинки
  • шлифовка, нанесение токопроводящих дорожек
  • нанесение слоя защиты

Отсутствие длительного процесса естественного выращивания кристалла значительно ускоряет и упрощает процесс изготовления, но качество панелей получается намного ниже. Вся площадь фотоэлемента разделена на мельчайшие частицы. ориентированы в разные стороны. От этого процесс образования электронов при попадании фотонов света делается менее интенсивным.

КПД, который способны продемонстрировать поликристаллические панели, не превышает 12-18 %, что заметно ниже показателя монокристаллических компонентов.

Отличить внешне, монокристалл или поликристалл является базовым компонентом, очень легко. Если первый имеет черный цвет, то модули второго типа синие и не оснащены никакими дополнительными элементами на лицевой поверхности. В зависимости от производителя и особенностей технологии оттенок может быть более светлым или темным, но он всегда синий.

В чём же разница?

Итак, если имеется монокристаллическая и поликристаллическая солнечная панель, разница между ними находится в плоскости себестоимости и эффективности. Изготовление монокристаллов обходится дорого и требует большого количества времени. Другой тип панелей производится намного быстрее, что делает себестоимость гораздо ниже. Соответственным образом отличаются технические характеристики модулей.

Рассматривая поликристаллические или монокристаллические солнечные батареи, следует учитывать эти факторы и принимать во внимание условия эксплуатации модулей. Монокристаллы не переносят загрязнения лицевой поверхности, тогда как поликристаллы к этому более устойчивы. Сравнение этих видов производилось в лабораторных условиях, которые на практике организовать невозможно.

Какие модули выбрать?

Выбор оптимального варианта надо производить по сочетанию стоимости, качества и технических показателей. Руководствоваться только конструкцией — неправильно, такой подход может стать причиной нерационального расхода денег. Надо произвести тщательный расчет потребностей дома в электроэнергии, прибавить необходимый запас на непредвиденные ситуации и на падение производительности с увеличением срока службы.

Руководствуясь этими данными производят подбор наиболее соответствующих солнечных модулей. Приоритет монокристаллов очевиден, но, если расходы на них слишком велики, вполне можно заменить на более доступные поликристаллические модули.

Рекомендуемые товары

Источник: https://energo.house/sol/kakie-solnechnye-batarei-luchshe-monokristall-ili-polikristall.html

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
220 вольт
Как выбрать светодиодную лампу

Закрыть