Fotowoltaika
Panele fotowoltaiczne

Obecnie na rynku dostępne są 3 technologie fotowoltaicznych paneli słonecznych:  monokrystaliczny,  polikrystaliczny i  amorficzny cienkowarstwowy.

Panel  monokrystaliczny i polikrystaliczny to oba typy ogniw słonecznych, które są wykonane z krystalicznego krzemu. Rozważając zakup paneli słonecznych do domu lub firmy,  otrzymasz głównie oferty oparte na krystalicznych panelach słonecznych .

Przez długi czas najpopularniejszym rodzajem paneli słonecznych stosowanych w domowych instalacjach fotowoltaicznych  były  monokrystaliczne panele słoneczne. Jednak w ciągu ostatnich lat polikrystaliczne panele słoneczne stały się najczęściej stosowanymi  panelami słonecznymi w instalacjach fotowoltaicznych  w Polsce .

Tego rodzaju panele fotowoltaiczne z krzemu krystalicznego są znane w branży jako panele „mono” lub „poli”.

Wybór między monokrystalicznymi i polikrystalicznymi panelami słonecznymi nie jest czymś, na co powinieneś tracić zbyt dużo czasu. Ważniejsze jest, aby wybrać dobrą markę paneli słonecznych. Dobra marka paneli słonecznych pochodzi od firmy, która dużo inwestuje w jakość swojego procesu produkcyjnego i mocno inwestuje w swoją reputację.

Zarówno monokrystaliczne, jak i polikrystaliczne ogniwa słoneczne są bardzo podobne w działaniu.

To co wpływa na wydajność systemu w okresie eksploatacji paneli fotowoltaicznych,  to brak wad w procesie produkcyjnym i wybór producenta, dostawcy który wymieni panele, jeśli ich wydajność spadnie poniżej gwarantowanych poziomów.

Panele cienkowarstwowe to zupełnie inna technologia. Jest znacznie mniej wydajna dlatego zajmuje dużo więcej miejsca na dachu. Jego największą zaletą jest to, że działa lepiej w warunkach słabego oświetlenia, gdy występuje częściowe zacienienie systemu lub ekstremalne ciepło.

Najważniejsze fakty o każdym typie ogniwa słonecznego:

Monokrystaliczny

Przegląd i wygląd

Jest to najstarsza i najbardziej rozwinięta z trzech technologii. Panele monokrystaliczne, jak sama nazwa wskazuje, są tworzone z pojedynczej ciągłej struktury krystalicznej. Panel monokrystaliczny można zidentyfikować na podstawie ogniw słonecznych, gdzie wszystkie wyglądają jak jeden płaski kolor.

Budowa

Wykonuje się je metodą Czochralskiego, w której „ziarno” kryształu krzemu umieszcza się w kadzi ze stopionego krzemu. Ziarno jest następnie powoli wyciągane ze stopionego krzemu, tworząc stałą strukturę krystaliczną. W wyniku procesu Czochralskiego powstają duże cylindryczne monokryształy.

Powstały cylindryczny monokryształ krzemu w postaci stałej jest następnie drobno krojony i tak powstają krzemowe płytki. Znaczna część oryginalnego krzemu staje się odpadem.

Polikrystaliczny

Omówienie i wygląd

Polikrystaliczny lub wielokrystaliczny jest nowszą technologią, a jej proces produkcyjny może się różnić.

Budowa

Panel polikrystaliczny powstaje również z „ziarna” kryształu krzemu umieszczonego w kadzi ze stopionego krzemu. Jednak zamiast wyciągać ziarno kryształu krzemu, jak w przypadku monokryształu, kadź krzemu po prostu pozostawia się do ostygnięcia. To właśnie tworzy charakterystyczne krawędzie i ziarna w ogniwie słonecznym.

Komórki polikrystaliczne były wcześniej uważane za gorsze od monokrystalicznych, ponieważ były nieco mniej wydajne. Jednak ze względu na tańszą metodę ich produkcji - w połączeniu z tylko nieznacznie niższą wydajnością - stały się obecnie dominującą technologią na rynku paneli fotowoltaicznych słonecznych.

Ogniwa polikrystaliczne są teraz bardzo zbliżone do ogniw monokrystalicznych pod względem wydajności.

Cienkowarstwowe

Przegląd i wygląd

Płyty cienkowarstwowe to zupełnie inna technologia niż panele mono i polikrystaliczne. Są nową technologią w porównaniu do ogniw mono i polikrystalicznych i nie będą uważane za technologię dojrzałą, ponieważ oczekuje się znacznych ulepszeń w tej technologii w ciągu najbliższych  lat.

Panel cienkowarstwowy można zidentyfikować jako mający jednolity czarny wygląd.

Budowa

Cienkowarstwowe panele foliowe wytwarza się przez osadzenie substancji fotowoltaicznej na stałej powierzchni, takiej jak szkło. Stosowana substancja fotowoltaiczna jest różna i z powodzeniem i komercyjnie zastosowano wiele kombinacji substancji.

Przykłady najczęściej stosowanych substancji fotowoltaicznych to:

• Amorficzny krzem
• Tellurek kadmu (CdTe)
• Selenek miedzi i indu galu (CGIS)
• Barwnikowe ogniwo słoneczne (DSC)

Każdy z powyższych jest znany jako inny „typ” panelu, ale wszystkie mieszczą się w zakresie bycia panelem cienkowarstwowym.

Wydajność

Cienkowarstwowe ogniwa mają reputację „najgorszej” technologii paneli słonecznych, ponieważ mają najniższą wydajność. Jest tak jednak tylko dlatego, że mają niższą sprawność energetyczną, co oznacza tylko, że wymagają najwięcej miejsca na taką samą moc. Ponieważ stają się najtańszymi panelami do produkcji ze względu na niskie koszty materiałów wymagane do „cienkiej folii”, szybko stają się bardziej ekonomicznie wydajnymi typami paneli.

Jeszcze kilka lat temu wydajność cienkich warstw była jednocyfrowa. Jednak naukowcy ostatnio osiągnęli 23,4% wydajności dzięki prototypom cienkowarstwowym. Tymczasem cienkie panele, które są dostępne w handlu, są na ogół w zakresie 10–15%.

Rynek cienkowarstwowych ogniw fotowoltaicznych ma rosnąć w tempie 23% rocznie od 2020 do 2025 r. W 2013 r. Blisko 5% amerykańskich dostaw modułów fotowoltaicznych do sektora mieszkaniowego było opartych na panelach cienkowarstwowych.

Monokrystaliczne panele słoneczne mają najwyższe wskaźniki wydajności, ponieważ są wykonane z najwyższej jakości krzemu. 2 października 2015 r. SolarCity ogłosiło, że opracowało najbardziej wydajne na świecie panele słoneczne. Nowe panele przetwarzają ponad 22% światła słonecznego na energię elektryczną.

Kilka dni później Panasonic ogłosił, że pokonał to osiągnięcie. Panel słoneczny Panasonic ustanowił nowy rekord konwersji światowego modułu o wartości 22,5% na komercyjnym prototypie wykorzystującym ogniwa słoneczne oparte na technologii produkcji masowej. Wyniki testu zostały potwierdzone przez renomowany japoński Narodowy Instytut Zaawansowanej Nauki i Technologii Przemysłowej. 72-ogniwowy, 270-watowy prototyp wykorzystuje nowo opracowaną ulepszoną technologię, która ostatecznie zostanie skalowana do produkcji seryjnej.

Panasonic twierdzi również, że wprowadza HIT® N330, najnowszy dodatek do linii produktów wysokowydajnych heterozłączowych modułów fotowoltaicznych i jego najmocniejszy jak dotąd moduł fotowoltaiczny. Będzie dostępny na rynku brytyjskim i innych rynkach europejskich od marca 2016 r. HIT® N330, produkowany w najnowocześniejszych, pionowo zintegrowanych fabrykach słonecznych Panasonic w Malezji, cechuje się wydajnością na poziomie modułu wynoszącą 19,7% i mocą nominalną moc 330 watów.

Monokrystaliczne krzemowe panele słoneczne zajmują mało miejsca. Ponieważ te panele słoneczne zapewniają najwyższą moc wyjściową, wymagają również najmniejszej ilości miejsca w porównaniu do innych typów. Jednak monokrystaliczne panele słoneczne wytwarzają nieznacznie więcej energii na metr kwadratowy powierzchni wykorzystywanej w układzie.

Panele monokrystaliczne mają długą żywotność. Większość producentów paneli słonecznych udziela 25-letniej gwarancji na monokrystaliczne panele słoneczne. Ponieważ oba typy krystalicznych paneli słonecznych są wykonane z krystalicznego krzemu, bardzo obojętnego i stabilnego materiału, jest bardzo prawdopodobne, że te panele słoneczne będą pracować znacznie dłużej niż ich 25-letnia gwarancja.

Monokrystaliczne panele słoneczne wydają się być bardziej wydajne w ciepłe dni. W przypadku wszystkich ogniw słonecznych produkcja energii spada wraz ze wzrostem temperatury. Jednak ta degradacja produkcji jest mniej dotkliwa w panelach monokrystalicznych niż w polikrystalicznych panelach słonecznych. Jednak w praktyce różnica jest bardzo mała. Poziom, do którego spada produkcja każdego panelu słonecznego wraz ze wzrostem temperatury, nazywany jest współczynnikiem temperatury i jest publikowany ze specyfikacjami dla każdego panelu.

Monokrystaliczne panele słoneczne są najdroższe. W ostatnich latach ​​polikrystaliczny panel słoneczny stał się bardziej powszechny dzięki przewadze kosztowej nad panelami mono. Większość producentów, którzy nadal produkują panele mono, kierowała swoją ofertę na segment premium.

Proces wytwarzania krzemu polikrystalicznego jest prostszy i tańszy. Ilość odpadowego krzemu jest mniejsza w porównaniu do monokrystalicznego.

Polikrystaliczne panele słoneczne mają zwykle nieco niższą tolerancję na ciepło niż monokrystaliczne panele słoneczne. Polikrystaliczne panele słoneczne będą miały zwykle wyższą współczynnik temperaturowy niż moduły słoneczne wykonane z ogniw mono. Oznacza to, że wraz ze wzrostem temperatury moc tego typu ogniw spadnie mniej. Jednak w praktyce różnice te są bardzo niewielkie.

Wydajność paneli słonecznych na bazie polikrystalicznej wynosi zwykle 14-16%. Ze względu na niższą czystość krzemu polikrystaliczne panele słoneczne nie są tak wydajne jak monokrystaliczne panele słoneczne.

Niższa efektywność przestrzeni. Zasadniczo musisz pokryć większą powierzchnię, aby uzyskać taką samą moc elektryczną, jak w przypadku panelu słonecznego wykonanego z monokrystalicznego krzemu. Nie oznacza to jednak, że każdy monokrystaliczny panel słoneczny działa lepiej niż panele na bazie polikrystalicznego krzemu.

Monokrystaliczne i cienkowarstwowe panele słoneczne wydają się być bardziej estetyczne, ponieważ mają bardziej jednolity wygląd w porównaniu z cętkowanym niebieskim kolorem polikrystalicznego krzemu.

Masowa produkcja jest prosta. Czyni to je potencjalnie tańszymi w produkcji niż ogniwa słoneczne na bazie krystalicznej.

Ich jednorodny wygląd sprawia, że ​​wyglądają bardziej atrakcyjnie.

Może być elastyczny, co otwiera wiele nowych potencjalnych aplikacji.

Wysokie temperatury i zacienienie mają mniejszy wpływ na wydajność paneli słonecznych .

W sytuacjach, w których przestrzeń nie stanowi problemu, cienkowarstwowe panele słoneczne mogą mieć sens.

Cienkowarstwowe panele słoneczne na ogół nie są bardzo przydatne w większości sytuacji mieszkalnych. Są tanie, ale wymagają również dużo miejsca. Monokrystaliczne panele słoneczne wytwarzają do czterech razy więcej energii elektrycznej niż cienkowarstwowe panele słoneczne przy tej samej powierzchni.

Niska efektywność przestrzenna oznacza również, że wzrosną koszty urządzeń fotowoltaicznych (np. Konstrukcji wsporczych i kabli).

Cienkowarstwowe panele słoneczne mają tendencję do degradacji szybciej niż monokrystaliczne i polikrystaliczne panele słoneczne, dlatego zazwyczaj mają krótszą gwarancję.