Rodzaje paneli fotowoltaicznych

Rodzaje paneli fotowoltaicznych

Najważniejszymi elementami każdego systemu fotowoltaicznego są oczywiście moduły fotowoltaiczne. Służą one do bezpośredniej zamiany energii promieniowania słonecznegow energię elektryczną. Zjawisko, dzięki któremu panele fotowoltaiczne „produkują prąd” nazwane jest konwersją fotowoltaiczną. Proces konwersji światła słonecznego w energię elektryczną zachodzi w złączu p-n w ogniwach fotowoltaicznych tworzących moduł PV.

Z tego artykułu dowiesz się:

  • Generacje w fotowoltaice
  • Poly- i monokrystaliczny moduł PV
  • Technologia PERC, bi-facial modules i BIPV

Generacje w fotowoltaice

Obecnie występujące rodzaje modułów PV (schemat) dzieli się na trzy generacje: I- krystaliczne,  II- cienkowarstwowe, III- nieposiadające złącza p- n oraz hybrydowe. Najczęściej wybieranymi i jednocześnie najtańszymi panelami PV są te wykonane z monokrystalicznego (m- Si) lub polikrystalicznego (p- Si) krzemu. Stanowią one niemalże 95% światowej produkcji ogniw.

Ogniwa II generacji wyróżnia charakter warstwy półprzewodnikowej, który nanoszony jest w postaci cienkiej warstwy. Materiałem wytwarzania ogniw cienkowarstwowych (ang. thin film) są pierwiastki inne niż krzem. Jest to tellurek kadmu (CdTe) czy mieszanina miedzi, indu, galu i selenu (CIGS). Wyjątek stanowią panele krzemowe amorficzne (a-Si), które również klasyfikują się do drugiej generacji. Rzeczą odróżniającą tę grupę od I generacji jest mniejsze zużycie półprzewodników (pp). Warstwa pp w modułach cienkowarstwowych ma grubość rzędu kilku mikrometrów, a w krystalicznych 100- 300𝜇m. 

Najnowsze technologie, do których zalicza się ogniwa barwnikowe oraz organiczne z wykorzystaniem polimerów, cechują się niskimi kosztami i względną łatwością produkcji. Aczkolwiek minusem III generacji jest osiągnięta jak dotąd mała sprawność oraz krótka żywotność. Spotyka się również ogniwa hybrydowe, wykonane jednocześnie z krzemu krystalicznego i amorficznego

Poly- i monokrystaliczny moduł PV

Z uwagi na światowe trendy to właśnie mono i polikrystaliczne moduły zasługują na nieco dłuższy komentarz. Są to technologie ogniw krzemowych, które dominują rynek fotowoltaiki nie tylko w Polsce, ale i na całym świecie. To właśnie w tej technologii mamy największy wybór parametrów modułów i specyfikacji, która nas interesuje. Producenci modułów oferują panele o różnej mocy, w różnych rozmiarach, a nawet różnych kolorach. Nowością, która dobrze przyjęła się na polskim rynku są panele w czarnej ramie. Moduły takie dobrze komponują się z pokryciami dachowymi i klienci wybierają je ze względu na estetykę. Dodatkowo, moduły monokrystaliczne mogą być całkowicie czarne- „full-black”. W swojej budowie zawierają one element, dzięki któremu nie widać jest, mówiąc obrazowo „białej siatki”, czyli przestrzeni pomiędzy ogniwami PV. 

Ze względów ekonomicznych, do tej pory najczęściej wybieranymi panelami były polikrystaliczne. Aktualnie różnica cen pomiędzy panelami mono-Si i poly- Si nie jest tak duża jak kilka lat temu. A dodatkowo, panele mc-Si mają przewagę nad pc-Si w kategoriach mocy uzyskiwanej z danej powierzchni generatora oraz mają lepszą charakterystykę temperaturową.

Technologia PERC, bi-facial modules i BIPV

Przeglądając katalogi producentów modułów PV coraz częściej możemy zobaczyć opis „wykonany w technologii PERC”. Co to oznacza? W definicji mówiąc krótko określa pasywację emitera dolnej części ogniwa. W praktyce zaś technologia ta wnosi zwiększenie wykorzystania energii światła padającego na powierzchnię ogniwa, co skutkuje zwiększeniem mocy i uzysków energii.

Moduły typu bi-facial, zgodnie z nazwą definiują moduły dwustronne. Są to moduły których i przednia, i tylna strona przekształca energię słoneczną w energię elektryczną. Ważne jest aby światło padało na jedną i na drugą stronę panelu. Ten rodzaj technologii ma swoje zastosowanie przy specyficznych warunkach i lokalizacjach. Zasadny jest wybór tej technologii w przypadku, gdy mamy do czynienia z duża ilością promieniowania odbitego od innych powierzchni bądź montując je pionowo, prostopadle do podłoża. Tego typu moduły można montować jako balustrady lub jako ażurowe zadaszenia. Technologia ta dobrze się wpisuje w BIPV, czyli fotowoltaikę zintegrowaną z budynkiem. Jest to połącznie estetyki architektury budynku z funkcjonalnością jaką jest produkcja czystej energii ze Słońca.