W skład zestawu fotowoltaicznego wchodzi szereg komponentów: falownik, okablowanie solarne, konstrukcja wsporcza, zabezpieczenia i przede wszystkim moduły PV. To od tych ostatnich w największym stopniu zależy żywotność i wydajność instalacji. Generują one także najwyższe wydatki użytkownika. Z tego powodu warto poznać różne rodzaje paneli fotowoltaicznych. Pozwoli to przygotować się do zakupu i podjąć optymalną decyzję.

Różne rodzaje ogniw słonecznych – podobna metoda działania

Panele fotowoltaiczne to urządzenia, które wykorzystując zjawisko fotowoltaiczne, zamieniają promieniowanie słoneczne na energię elektryczną. Cały proces odbywa się automatycznie z użyciem znajdującego się w ogniwie fotowoltaicznym półprzewodnika. Wysokość generowanych uzysków jest uzależniona od szeregu czynników, w tym między innymi:

• Ekspozycji na promieniowanie słoneczne (brak zacienień).
• Poziomu wentylacji.
• Rodzaju ogniw fotowoltaicznych (sprawność, technologia budowy).

Pierwsze dwie pozycje na liście są związane z optymalnym doborem miejsca montażu, o którym szerzej pisaliśmy w tym artykule. Teraz skupimy się na ostatnim elemencie, czyli rodzaju paneli fotowoltaicznych.

Panele fotowoltaiczne – rodzaje

Na rynku dostępnych jest wiele typów paneli słonecznych. Różnią się one typem zastosowanych ogniw, technologią produkcji czy funkcjonalnościami. Najpopularniejszy podział dotyczy pierwszego z tych elementów. Wyróżniamy tu:

• ogniwa fotowoltaiczne pierwszej generacji – to najchętniej montowana grupa paneli fotowoltaicznych. Rodzaje polikrystaliczne i monokrystaliczne zbudowane są ze stosunkowo grubych ogniw (0,2 – 0,4 mm) powstałych w procesie cięcia monokryształów krzemu. Cechują się wysoką sprawnością na poziomie 17-22%, dzięki czemu ich udział w rynku wynosi aż 83%.
• ogniwa fotowoltaiczne drugiej generacji (cienkowarstwowe) – najpopularniejsze w tej grupie ogniwo amorficzne zbudowane jest z warstwy alotropowego krzemu (0,5-1 μm). Pozwala to znacznie zmniejszyć zużycie półprzewodników i przekłada się na niską cenę gotowego produktu. Oprócz paneli amorficznych do drugiej generacji zaliczamy także ogniwa utworzone z tellurku kadmu (CdTe) czy z połączenia miedzi, indu, galu i selenu (CIGS).
• ogniwa fotowoltaiczne trzeciej generacji – ten rodzaj ogniw słonecznych to melodia przyszłości. Panele polimerowe i barwnikowe ogniwa fotowoltaiczne są już częściowo wykorzystywane na przykład w szybach fotowoltaicznych, ale ich masowe użycie wymaga przeprowadzenia kolejnych badań i analiz.

Z uwagi na to, że obecnie najpopularniejszymi rozwiązaniami są moduły monokrystaliczne, polikrystaliczne i amorficzne, to je opisze dokładnie poniżej.

Panele fotowoltaiczne – rodzaje i parametry modułów monokrystalicznych

Na większości obiektów w Polsce montowane są moduły monokrystaliczne. Ich zaletami są wysoka wydajność (19-22%) oraz ponadprzeciętna żywotność (około 30 lat). To wszystko dzięki wykorzystaniu w procesie produkcji pojedynczego kryształu krzemu, posiadającego uporządkowaną strukturę wewnętrzną. Na rynku dostępne są setki różnych modułów monokrystalicznych, które różnią się między sobą:

• mocą – nowoczesne urządzenia cechują się dużymi rozmiarami i mocą przekraczającą 450 W.
• odpornością na wiatr i śnieg – zgodnie z założeniami normy PN-EN 61215 odporność paneli fotowoltaicznych na warunki atmosferyczne obejmuje statyczne obciążenie rzędu 2400 Pa. Niektórzy producenci przeprowadzają dodatkowe testy, zapewniające większe bezpieczeństwo (na przykład o wartości 5400 Pa).
• Funkcjonalnościami – podział ogniw fotowoltaicznych może dotyczyć też technologii produkcji. Moduły Half-cut są wydajniejsze przy częściowym zacienieniu lub zabrudzeniu ogniwa, urządzenia bifajcalne pozwalają na dodatkowe uzyski ze światła odbitego, z kolei odporność na LID chroni przed degradacją wywołaną światłem. Zakres dostępnych udogodnień jest szerszy (MWT, Full Black, PERC) i warto go rozważyć w korespondencji z warunkami danej instalacji.
• Gwarancjami – każdy producent oferuje dwa rodzaje gwarancji: liniową i na uzyski. W cenie są te moduły, które oferują co najmniej 20 lat gwarancji na produkt i 25 lat gwarancji na wydajność powyżej 80%.

Dlaczego dobór rodzaju paneli słonecznych monokrystalicznych jest tak ważny? Ma to przede wszystkim wpływ na budżet inwestora. Droższe panele typu szkło-szkło pozwalają na uzyskanie ponadprzeciętnych wyników, ale tylko pod warunkiem właściwego montażu na gruncie. Zastosowanie ich na dachu na niedopasowanej konstrukcji jest zwykłą stratą pieniędzy. Podobnie użycie tak zwanych full-blacków bez odpowiedniej wentylacji może prowadzić do przegrzania i ograniczenia produkcji prądu z promieniowania słonecznego.

Panele fotowoltaiczne – rodzaje i parametry modułów polikrystalicznych

Panele polikrystaliczne jeszcze do niedawna były często wykorzystywane w budowie domowych i firmowy elektrowni słonecznych. Silna ekspansja ogniw monokrystalicznych zatrzymała rozwój tego segmentu. Do najważniejszych różnić między omawianymi typami urządzeń należą:

• Cena – moduły polikrystaliczne są tańsze. Niższa cena nie musi jednak przekładać się na realne oszczędności dla użytkownika, gdyż w całym okresie żywotności instalacji bierze się pod uwagę także sprawność i koszty dodatkowe.
• Wydajność – sprawność ogniw polikrystalicznych wynosi 14-16%. Oznacza to, że z jednego modułu uzyskuje się mniejszą produkcję prądu.
• Moc – panele monokrystaliczne są stosunkowo małe. Tym samym, żeby zbudować instalację PV o danej mocy, należy użyć więcej sztuk modułów. To powoduje, że zajęta jest większa powierzchnia oraz dochodzą dodatkowe wydatki (np. na konstrukcję).
• Estetyka – moduły polikrystaliczne przyjmują niebieskawy kolor, a na ich powierzchni widoczny jest wzór przypominający szron.

Wykorzystanie paneli polikrystalicznych w nowych mikroinstalacjach jest rzadkością, ale nie można go wykluczać.

Fotowoltaika rodzaje – panele amorficzne

W budowie ogniwa amorficznego wyróżniają się nieuporządkowane atomy. Z tego powodu nie widać na nich pojedynczych ogniw i połączeń między nimi. Wpływa to na działanie urządzenia, charakteryzującego się wysokim stopniem pochłaniania światła słonecznego. Dzięki temu panele amorficzne dobrze sprawdzają się przy wysokim nasłonecznieniu i nie wymagają stosowania ramy wzmacniającej. Wśród największych wad tego rozwiązania wyróżnia się przede wszystkim niską sprawność (na poziomie około 6-10%). Gdzie wykorzystuje się ogniwa amorficzne? Najczęściej są one montowane na dachach i elewacja budynków. Coraz popularniejsze jest także użycie ich na specjalnie zaprojektowanych fasadach, żaluzjach, markizach czy okiennicach. W tym układzie pełnią nie tylko rolę źródła pozyskiwania energii, ale także funkcję dekoracyjną.

Moduły fotowoltaiczne rodzaje – podsumowanie

Decydując się na montaż elektrowni słonecznej, do naszej dyspozycji mamy wiele rodzajów ogniw fotowoltaicznych. Najwyższą sprawnością cechują się moduły monokrystaliczne. Są one droższe niż inne typy, ale jednocześnie oferują szereg wartościowych zalet. Są zdecydowanie najtrwalsze, mają długie gwarancje producentów i zapewniają wyjątkową estetykę wykonania. Panele amorficzne czy polikrystaliczne są ciekawym rozwiązaniem w specyficznych okolicznościach, na przykład przy zacienieniach lub wysokim nasłonecznieniu. Wybierając konkretnego producenta lub model urządzenia, warto wspierać się na wiedzy doświadczonego projektanta. Na podstawie przeprowadzonego audytu będzie on w stanie tak dobrać komponenty instalacji w taki sposób, aby generowała ona maksymalne uzyski przez dłuższy okres czasu, a jednocześnie nie stanowiła dużego kosztu dla inwestora.