太陽能光伏想必大家都耳熟能詳，因其環保且屬于可再生能源，目前在農村很多居民屋頂都已經鋪設了光伏發電系統，即節省了電費開支又能并入國家電網，所以近些年來我國的光伏産業得到了很好的發展，是目前發展最快的清潔能源。我們平時在城裡見到最多的就是光伏路燈，上面頂個太陽能闆，覺得很高端！關于太陽能光伏的大面積應用在城裡很難見到，因為城市都是寸土寸金的地方，不适合大面積鋪設。城市也不具備家庭自用的條件，因為住别墅的畢竟是少數。（哈哈）!所以光伏在農村小院就得到了很好的發展。光伏的主要應用分為兩種：集中式和分布式。集中式為大面積鋪設的大型光伏供電系統，而分布式主要是家庭或私人供電系統，而這篇文章的中心是居民如何在使用光伏時節約成本。這關系到很多農民朋友的切身利益。所以我們今天就用科學的方法讨論下農村家庭光伏自用選擇的一些問題。

太陽能光伏組件是太陽能發電系統中，具有将太陽能轉化為電能的能力，這個組件有不同的類型，從常見的晶體矽類型到非晶矽薄膜類型不等。在選擇合适的光伏組件時，我們必須面對質量、性能和價格方面的一些綜合考量。通常晶體矽類型是目前世界上最常用的太陽能組件，因為它的性能優于非晶矽薄膜型。晶體矽類型可以分為兩大類:單晶和多晶。

雖然這兩種類型都可以滿足居民家庭的日常使用，但是這兩種類型存在很對技術性的差異，但從效率上來說單晶模塊比多晶模塊效率更高，但是當你比較它們的成本後你就會發現單晶模塊更貴，這就難道了我們很多農民朋友，該如何去選擇呢？現在我們就談談我們今天需要解決的真正問題。單晶模塊額外的成本真的能帶來額外的效率嗎?既然單晶模塊和多晶模塊都是由矽晶體制成的，那為什麼單晶模塊比多晶矽模塊更高效、更昂貴呢?我們在家庭自用方面如何去選擇更合适的光伏模塊呢？

首先，我們先了解一個問題，關于矽是如何用來生産太陽能電池闆的，單晶矽的生産效率如何？我相信大家都還記得高中時期的化學元素周期表吧!矽是原子序數14和符号為Si的前20種元素之一。它是一種藍灰色、硬而脆的半導晶體，在鋼鐵精煉、鋁鑄造、集成電路等許多領域都有很廣泛的應有。

矽是生産太陽能電池闆所需的主要材料。在太陽能闆生産中，需要最純淨的矽單體，在自然狀态下的矽主要以複雜的二氧化矽和矽酸鹽的形式富含在岩石、砂礫、塵土。

我們需要對富含矽的化合物sio₂進行提純，首先将其放置在電弧爐中，并在2500°F的溫度下加熱還原，使矽分離出來。這樣提純的矽仍然保留有1%的雜質，然後通過浮動工藝中進一步精煉。最後将精煉的矽錠切割成方形晶片，這是目前市場上傳統太陽能電池闆的形狀。

上文已經說過，矽屬于半導體，實際上是一種不良的導電體。因此，為了要改變矽的導電性能，我們通過摻雜磷或硼來增加矽片内載流子的數量。然後，将制作好的單片太陽能電池用薄銅片連接起來。同時，在矽片上還塗有一層防反射塗層，以減少由于矽的光澤造成的光線反射。最後，把串聯的太陽能電池組用矽橡膠或乙烯-醋酸乙烯酯進行密封，然後放入鋁框中，鋁框的玻璃蓋上有一個能抗老化的背闆，這樣一整塊太陽能電池組就制作完成了。

現在，讓我們讨論一些關于每個晶體模塊的制造過程，他們的優點，缺點和他們的性能差異。

單晶矽太陽能電池是世界上第一種光伏組件，也是世界上最先進的太陽能電池系統，是用提拉法從高純矽晶體中制備的。因為拉制的單晶矽棒呈圓柱形，為了提高單塊的電池闆面積的利用率，需要在後期将其切成八角形。這樣會造成材料的浪費，這種制造工藝使單晶電池呈現出統一的深藍色或一緻的黑色。

優點

•衆所周知，單晶矽太陽能闆的效率最高，在16-20%，并有超過25年的可靠保證。

•在陰天和霧霾天氣條件下表現良好，安裝所需空間更小，因為它的效率很高。

缺點

由于光伏組件的制造工藝和制造過程中大量的高純矽的浪費，導緻其比其他類型的光伏組件更昂貴。

多晶矽電池闆生産的不同之處在于，它采用了一種更快、更便宜的制造工藝，将熔化的矽倒入方形模具中，冷卻後切割成所需的方形晶體，你會看到一種藍霜狀的顔色，明顯的晶粒界面和錯位的晶格。這導緻了電子在電池中的自由度受到限制，簡而言之，這就是為什麼多晶闆比單晶闆效率低的主要原因。

優點

• 它的制造成本更低，與單晶模塊相比，制造過程更快。

缺點

• 與單晶模塊相比，它們的效率大約低了3%
• 效率降低，輸出功率降低，安裝時占用更多空間。

如果我們要在十年前比較這兩種技術之間的差異，我們明顯就能看出單晶矽電池要好的多。但最近幾年，由于技術的進步實際上使這兩種晶體類型的電池闆總體來說不相上下，各有千秋。甚至多晶模塊在某些特定方面比單晶模塊要好。

讓我們看一下這兩種晶體技術的性能差異。

效率是區分兩個模塊的關鍵性指标。但說到太陽能組件的“效率”是什麼意思呢？意思是太陽能模塊能夠最大限度地利用太陽能在特定區域和特定時間内發電。例如，當你将兩個太陽能組件（一個單體和另一個尺寸相同的多體）放置在同一位置時，由于單體的制造工藝和所用矽的純度水平，單體往往比多體能産生更多的功率。這種效果使單晶體模塊的效率更高。而且單晶體在多雲或多霧天氣下的效果也比多晶體要好。

很多人在購買太陽能電池闆之前，總是關心太陽能電池闆的效率。但是目前來說如果我們把他們的成本考慮進去，效率就不如過去那麼重要。你會意識到從單闆上獲得的額外效率，你可能是在為它額外買單。讓我們用兩個太陽能電池闆做一個計算，一個是單晶矽，另一個是同樣大小的多晶矽，由同一家制造商制造。如果你要安裝10台270W的單闆，假設每個闆為1000。

總共花在10塊單闆上的Q；

10×1000=10000。

單闆總功率輸出；

10×270 W=2 700 W

相同總功率輸出和相同尺寸的多晶闆，單塊功率輸出為260 W，假設以600出售，你将需要十一個面闆來獲得近似的總功率，但多晶闆的成本成為；

11 x 600=6600

多晶闆的總功率為

11 x 260 W=2 860 W

現在讓我們來看一下剛才做的數學運算，就單塊面闆的效率來說似乎并不重要，因為我們可以用更少的錢從多晶矽面闆系統中獲得更多的功率(160W)。

考慮到他們額外的效率和成本，你會發現單闆的效率雖然提高了3.85%，而多晶矽闆的成本卻降低了8.1%，這表明我們實際上為額外的效率付出了更多的成本。

另一個與效率有關的事情是，單闆往往在霧天或多雲的天氣工作表現更好，但在充電控制器、直流優化器、微逆變器等設備的幫助下，多晶矽闆往往工作得也不錯。

另一個性能差異是兩個晶體模塊和溫度的關系。對太陽能組件進行的标準測試表明，它們在高溫下的效率都會降低。以單闆為例，在當今世界生産的所有不同類型的模塊中，單闆能更好地處理熱量問題。與多晶矽闆相比，這兩種技術的溫度系數表明，在25℃或77℉的标準測試條件下，随着溫度的升高，單晶電流每開爾文度下降0.04%安培，而多晶電流下降0.051%安培。也就是說，溫度每升高一次，面闆的輸出電流就會降低，其功率輸出也會降低。

但他們的差異真的很重要嗎，讓我們做一點數學運算，當溫度升高20℃時，得到電流下降的差異。

對于單晶闆

0.04% x 20 = 0.8%

電流下降= SCC的0.8%

= 0.8% x 9.44A

= 0.076A

對于多晶闆

0.051% x 20 = 1.02%

電流下降= SCC的1.02%

= 1.02% x 8.94A

= 0.091A

溫差帶來的電流差異

= 0.091A - 0.076A

= 0.015A

看看我們上面得到的結果，你會發現差别并不是很大。也許對于極端的沙漠條件來說，差異可能大到足以造成影響，但對我們大多數居住環境來說，這種差異确實很小。

這要取決于項目規範的需求。如果你的預算很緊張，想要把安裝成本降到最低，隻要你有足夠的空間來安裝面闆，你的答案就是多晶模塊。但是如果效率是你追求的唯一标準，你可以選擇單晶模塊，并且它占用的空間也小。下圖展示一些例子

地面安裝多晶模塊，軌道下方通風良好

屋頂安裝單晶面闆，占用空間小，可以明顯看到下方散熱差

整個系統的航空視圖

總的來說，我們需要在地面安裝多晶面闆，而屋頂安裝單晶面闆，因為考慮到溫度和空間的影響，單晶面闆相對來說占用面積小，屋頂的散熱沒有地面好，所以單晶面闆适合放在屋頂。多晶模塊占用面積大，而且需要很好的散熱效果，而地面空間大，安裝的軌道下方空氣流通好，這些均能彌補多晶矽面闆的缺點，但這兩種情況都需要在合理的預算下進行。

最後要說的是，當選擇太陽能發電系統的光伏模塊時，不僅僅是考慮單塊面闆的效率或溫度系數的問題，而是我們對整個系統的整體考量，在保證環境系統安全和滿足自己期望的同時，在高質量的電力系統上花費更少的費用。

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