КПД — доля света, ставшая электричеством. Считается из габаритов, проверяется за минуту и почти не влияет на выработку. Разбираем, что он решает на самом деле.
КПД солнечной панели — это доля падающего на неё света, которая превратилась в электричество. Всё остальное отразилось, прошло насквозь или ушло в тепло.
Сегодня у серийных модулей это 18–23,5 % — таков разброс по нашему каталогу. Не 50 и не 90, и этому есть физическая причина.
Как он считается
Формула короткая, и в ней нет ничего, кроме паспорта и рулетки:
КПД = мощность ÷ (площадь × 1000 Вт/м²)
Тысяча ватт на квадратный метр — это стандартные условия испытаний: столько даёт солнце в зените в ясный день. Значит, квадратный метр панели с КПД 20 % отдаёт 200 Вт.
КПД 20 % значит, что из киловатта света на квадратном метре панель отдала двести ватт.
Отсюда полезная проверка: возьмите габариты модуля и его мощность и посчитайте сами. У Astronergy 590 габариты 2278 × 1134 мм, то есть 2,58 м²:
590 ÷ (2,58 × 1000) = 22,9 %
Паспорт заявляет 22,80 % — сходится. Если не сходится, одна из трёх цифр неверна. Мы так поймали бейдж «КПД 23,27 %» на модуле, у которого паспортный КПД 22,01: расхождение было видно именно через площадь.
Почему не девяносто процентов
Солнечный свет — это поток фотонов разной энергии, а кремний устроен так, что умеет обращаться не со всяким.
Фотоны слабее порога проходят насквозь. Кремнию нужна энергия около 1,1 эВ, чтобы выбить электрон. Весь инфракрасный хвост спектра — а это заметная его часть — для него просто не существует.
У фотонов сильнее порога излишек уходит в тепло. Синий фотон несёт втрое больше нужного, но выбивает ровно один электрон. Разница мгновенно превращается в нагрев решётки.
Эти две потери неустранимы в принципе для однопереходной ячейки — они задаются самой шириной запрещённой зоны. Добавьте к ним отражение от стекла, затенение лицевыми шинами, рекомбинацию электронов по дороге к контакту и сопротивление металлизации — и получите те самые двадцать с небольшим процентов.
Что физика в принципе позволяет и насколько к этому подошли серийные модули — в материале про высокий КПД.
КПД ячейки и КПД модуля — разные числа
Их путают постоянно, а разница между ними два-три пункта.
Ячейка — квадратик кремния. Её КПД меряют по активной площади.
Модуль — набор ячеек в раме под стеклом. Между ячейками зазоры, по краю рамка, сверху стекло, которое часть света отражает. Габаритная площадь больше суммарной площади ячеек, и КПД, посчитанный по габаритам, всегда ниже.
Именно габаритный КПД имеет значение для крыши: скат вы заполняете модулями, а не ячейками. Поэтому в каталоге указан он.
Чего КПД не определяет
Это главное недоразумение вокруг слова.
КПД не определяет выработку. Две станции по 6 кВт — одна из модулей с КПД 19 %, другая с 23 % — при одинаковой ориентации дадут одинаковые киловатт-часы. Потому что киловатт установленной мощности есть киловатт: он снимает с солнца одно и то же независимо от того, на какой площади размещён.
Разница будет только в площади: первая займёт примерно на четверть больше ската.
КПД не определяет качество. Гетероструктурные модули Hevel имеют КПД 18,0–19,84 % и при этом лучший в каталоге температурный коэффициент — в жару они теряют меньше. Ниже КПД, но лучше поведение.
КПД не определяет цену ватта.Astronergy 590 с КПД 22,80 % стоит 24,1 ₽/Вт, Hevel 445 с КПД 19,84 % — 62,0 ₽/Вт. Более эффективный модуль здесь оказался в два с половиной раза дешевле за ватт.
Что КПД определяет
Ровно одну вещь: сколько ватт помещается на квадратный метр.
Вт/м² = КПД × 1000
КПД 19 % — это 190 Вт с метра, 23 % — 230. Разница в четверть площади.
Она не имеет значения, если крыши много: поставите на несколько модулей больше и получите ту же станцию дешевле. Она решает всё, если площадь ограничена — балкон, навес, маленький южный скат, — потому что другого способа снять больше с той же площади не существует.
Практический вывод: сначала посчитайте, сколько модулей влезает на ваш скат. Если нужная мощность помещается с запасом — платить за КПД незачем. Если не помещается — это единственный рычаг.
Про аморфный отдельно, потому что запрос про него живой. Аморфные модули дёшевы за квадратный метр и работают при слабом свете, но КПД у них в разы ниже кристаллического, и деградируют они быстрее. На крыше это означает втрое большую площадь ради той же мощности. Из массового применения технология практически ушла, и в нашем каталоге её нет.
Формулировка «панель 48 вольт аморфного типа» смешивает два разных параметра: 48 вольт — это напряжение системы, к типу ячейки оно отношения не имеет. Панель любой технологии можно собрать в цепочку под любое системное напряжение.
У серийных модулей 18–23,5 %. Верхняя граница массового рынка сегодня — около 23,5 %; всё, что выше, это либо лабораторные образцы, либо ошибка в описании.
Что значит «КПД 25 %» в объявлении?
Почти всегда — что цифру взяли не из паспорта. Серийных модулей с 25 % на массовом рынке нет, а у гибких панелей КПД принципиально ниже жёстких. Проверяется за минуту: разделите мощность на габаритную площадь.
Влияет ли КПД на выработку?
При одинаковой установленной мощности — нет. Влияет на площадь, которую эта мощность займёт.
Падает ли КПД со временем?
Да, вместе с мощностью: около 0,5 % в год после первого. За двадцать пять лет это 12–15 % от исходного, и производитель фиксирует остаток линейной гарантией.
Раскрытие
КПД приведён по паспортам модулей нашего каталога при стандартных условиях испытаний: освещённость 1000 Вт/м², спектр AM1.5, температура ячейки 25 °С. Рекордные значения относятся к лабораторным образцам, а не к серийным изделиям.
Рекорд лаборатории 27,81 %, рекорд модуля 26,4 %, потолок кремния 29,4 %, наш каталог 23,5 %. Разбираем, где проходит граница реального и когда за КПД стоит платить.
Pmax, Vmpp, Voc, Isc, температурные коэффициенты и нагрузки — что каждая величина значит на практике и какая из них решает, сколько панелей поставить в цепочку.
Мощность сравнивать бесполезно, КПД — только когда мало места. Разбираем четыре числа, по которым панели действительно сопоставимы, на 35 моделях каталога.
