Od czego zależy sprawność paneli PV?

Od czego zależy sprawność ogniw PV?

Sprawność jest, obok ceny i mocy, jednym z najważniejszych czynników, które mają wpływ na wybór produktu przez klienta. Określa ona pośrednio jakość materiału i jego możliwości produkcyjne. Czytając poniższy artykuł można dowiedzieć się od czego zależy sprawność ogniw oraz na przykładzie porównania ogniw poly- i monokrystalicznych zrozumieć to pojęcie w ujęciu fotowoltaicznym 

Z tego artykułu dowiesz się:

  • Od czego zależy sprawność ogniw PV?
  • Definicja sprawności
  • Jakość materiału i komponentów

Definicja sprawności

Sprawność jest miarą zdolności przekształcania energii. W przypadku fotowoltaiki jest to konwersja energii promieniowania słonecznego w energię elektryczną. Sprawność to stosunek ilości otrzymanej energii do ilości energii jaka dociera do ogniwa PV. Zakładając, że chcemy wyznaczyć sprawność jednego ogniwa PV o określonej wielkości, to w tym celu musimy wiedzieć ile jest energii przed i ile po zajściu procesu przemiany energii. Sprawność teoretyczna, obliczeniowa dla konwersji energii w krzemie (czyli również w ogniwach krzemowych) wynosi 36%. Maksymalne sprawności jakie udaję się osiągnąć w warunkach laboratoryjnych dla pojedynczego ogniwa krzemowego sięgają 27%. Oczywiście, kiedy mówimy już o ogniwach połączonych w szeregi, tworzących moduł fotowoltaiczny sprawność jest mniejsza. Maleje ona na skutek niewykorzystanych przestrzeni między ogniwami oraz w związku ze stratami na wewnętrznych połączeniach. W związku z tym sprawności dla fotowoltaicznych produktów krzemowych występujących na rynku sięga 20% i jest zależna od technologii.

Sprawność z jaką pracuje moduł fotowoltaiczny zależy przede wszystkim od natężenia promieniowa słonecznego. W związku z tym prawność znamionowa, podawana przez producentów, tak jak wszystkie parametry modułu, wyznaczana jest w standardowych  warunkach testowych. Wartość natężenia promieniowania w STC (ang. Standard Test Conditions), wynosi 1000 W/m2. 

Jakość materiału i komponentów

Najważniejszym materiałem służącym do produkcji ogniw słonecznych jest krzem. Ogniwa krzemowe stanowią 95% światowego rynku produkcji ogniw. Krzem jest to drugi z najczęściej występujących pierwiastków na Ziemi, chociaż nie występuje on w czystej postaci. Związany z tlenem tworzy ditlenek krzemu. Konieczny jest zatem proces jego pozyskania. Stosując odpowiednie technologie początkowo otrzymuje się krzem metalurgiczny o czystości 98%. Taki rodzaj krzemu nie może jednak służyć do produkcji ogniw z powodu dużego zanieczyszczenia. Konieczne jest zastosowanie dodatkowego procesu oczyszczania, który pozwoli na uzyskanie wysokiego stopnia czystości- przynajmniej 99,9999999%.

Na sprawność modułu zasadniczy wpływ ma jego typ i jakość. Dlatego sprawność jest tym parametrem technicznym, który pozwala nam porównać różne technologie. Na przykład łatwo zauważyć, że panele polikrystaliczne mają niższe sprawności od monokrystalicznych. A panele z krzemu amorficznego praktycznie nie są produkowane ze względu na niską sprawność. Różnica sprawności pomiędzy poly-Si a mono-Si wynika ze struktury krystalograficznej. W monokrysztale orientacja krystalograficzna jest zachowana w całej objętości, a w materiale polikrystalicznym orientacja kryształu nie jest zachowana. W praktyce sprawność modułu fotowoltaicznego ma przede wszystkim wpływ na powierzchnię zajmowaną przez instalację. Niższa sprawność to większa powierzchnia potrzeba
do uzyskania tej samej mocy.
Jest to szczególnie istotne przy ograniczonej powierzchni
na montaż modułów, czyli np. na dachu. 

Wpływ na sprawność mają ponadto straty spowodowane przez kontakty metalowe na powierzchni ogniwa. Dlatego obecnie stosowana technologia cztero- lub pięciu cieńszych wiązek przewodzących wyparła technologię trzech grubszych bus-barów, stosowaną na masową skalę jeszcze kilka lat temu. Dodatkowo część promieniowania słonecznego odbijana jest przez szklaną powierzchnię pokrywającą ogniwo. W związku z tym, aktualnie stosowanym materiałem jest szkło matowe, które pozwala zaabsorbować większą ilość promieniowania. Przy tej okazji warto wspomnieć, że ogniwa pokryte są warstwą antyrefleksyjną, której zadaniem jest zmniejszenie efektu odbijania światła. Firma Bruk- Bet Solar korzysta z technologii i komponentów podążających za światowymi trendami oraz nowościami technologicznymi. Dzięki temu klienci mogą zaopatrzyć się w produkty bazujące na rozwiązaniach, które zapewniają maksymalizację uzysków energii elektrycznej z systemu fotowoltaicznego.