Rodzaje paneli fotowoltaicznych
Ogniwa fotowoltaiczne zbudowane są z krzemu, jest on wyjątkowym przewodnikiem prądu.
Panele fotowoltaiczne składają się z wielu ogniw połączonych w jedną matrycę krzemową. Tak zbudowane są panele monokrystaliczne i polikrystaliczne. Pojedyncze ogniwo zbudowane jest z dwóch krzemowych płytek o różnym potencjale (+/-). Ta różnica potencjałów daje nam napięcie elektryczne. Promienie słoneczne padając na płytki krzemu, wybija z nich elektrony. Na wskutek ruchu elektronów powstaje różnica potencjałów czyli napięcie elektryczne. W ten sposób panele przetwarzają promień światła słonecznego w prąd elektryczny.
Polikrystaliczne ogniwa fotowoltaiczne
Proces produkcji
fotowoltaicznych ogniw polikrystalicznych jest dość prosty, ma to oczywiście wpływ na niższą cenę niż w przypadku
ogniw monokrystalicznych.
Pierwszym działaniem jest krystalizacja krzemu. Z kilku bloków krzemu tworzy się i krystalizuje dużą bryłę. W procesie topienia w temperaturze 1500 st. C usuwa zanieczyszczenia z krzemu, następnie chłodzi się bryłę i tnie na cienkie plastry. Następnie z tych plastrów tworzy się
ogniwa fotowoltaiczne, nakłada powłoki antyrefleksyjne i okablowuje się.
Monokrystaliczne ogniwa fotowoltaiczne
Zgodnie z nadaną nazwą ogniwo monokrystaliczne powstaje z jednego kawałka kryształu, dzięki temu elektrony poruszają się w nim bardzo swobodnie.
W temperaturze 1500 st. C topi się wysokiej czystości kryształy krzemu w jednorodną masę. Wprowadza się do niej zarodek kryształu, z którego powstaje cały kryształ. Proces jest powolny i trwa 48 godzin. Na końcu tej operacji mamy jeden duży, cylindryczny monokryształ krzemu. Opisana metoda została stworzona przez polskieo chemika w 1916 r. Jana Czochralskiego. Jest ona najstarszą i jedną z najpowszechniej stosowanych na świecie metod tworzenia monokryształów, szczególnie krzemu do produkcji półprzewodników.
Różnice między panelami polikrystalicznymi, a monokrystalicznymi
Wydajność
W tym przypadku wydajność oznacza stosunek mocy dostarczonej przez słońce zamienionej na energię elektryczną. Standardowe
panele polikrystaliczne osiągają wydajność 14 – 16 %. Tak niski procent jest spowodowany tym, że połączone kryształy nie zapewniają wystarczającej swobody w ruchu elektronów. Czym większe i lepszej jakości kryształy, tym wydajność większa w uzysku energii elektrycznej.
Producenci paneli wciąż próbują podnieść wydajność paneli polikrystalicznych.
Chiński
Suntech niedawno wypuścił na rynek panele polikrystaliczne o wydajności 19,1 %, niestety obecnie nie są dostępne dla prywatnych klientów.
Jak ta wydajność ma się do osiągów paneli monokrystalicznych? Otóż wydajność to największa zaleta paneli monokrystalicznych. Średniej jakości panele „mono” firmy
Sunpower,
Panasonic,
LG dają minimum 18 – 21 % i więcej, a panele z serii X-23 produkcji Sunpower przetwarzają prawie 23% energii słonecznej. Obecnie najwyższa wydajność osiągnięta to 25,6 % !
Następną przewagą
paneli monokrystalicznych jest współczynnik temperaturowy. Wszystkie panele fotowoltaiczne tracą wydajność wraz ze wzrostem ich temperatury. Jednak panele monokrystaliczne radzą sobie lepiej i ich wydajność nie spada tak bardzo (0,01 – 0,03 procenta / st. C). Dlatego nasza szerokość geograficzna jest idealna dla fotowoltaiki i choć nasłonecznienie w Afryce jest większe, to u nas są mniejsze straty na wydajności.
Panele monokrystaliczne średniej jakości dają od 340 Wp do 370 Wp (Moc instalacji PV podajemy w Watt-pikach [Wp lub kWp=1000Wp]).
Panele polikrystaliczne dobrej jakości osiągające wartość 370 Wp są porównywalne ze średnimi jakościowo panelami monokrystalicznymi ale są zdecydowanie tańsze.
Przykład:
Przeciętna czteroosobowa rodzina rocznie zużywa 4000 kWh. Załóżmy, że mieszkają w domu o dachu dwuspadowym zorientowanym północ-południe. Południowy spad dachu ma wymiary 4 x 8 metrów, a więc 32 metry kwadratowe. Zmieści się maksymalnie 14 paneli. Jakie panele powinni kupić, monokrystaliczne czy polikrystaliczne?
• Panel polikrystaliczny o mocy 270 Wp * 14 paneli = 3400 kWh (3780 W)
• Panel monokrystaliczny o mocy 330 Wp * 14 paneli = 4150 kWh (4620 W)
Wniosek:
W tym przypadku tylko z pomocą
paneli monokrystalicznych można wytworzyć wystarczającą ilość energii elektrycznej, by pokryć 100% rocznego zużycia.
Wygląd
Ogniwo polikrystaliczne mają rozmiar 16 x 16 centymetrów i poskładane razem tworzą jednorodną płytę, a za sprawą powłoki antyrefleksyjnej osiągają mocny, niebieski odcień.
Ogniwa monokrystaliczne mają ścięte, zaokrąglone narożniki, ponieważ są wycinane z walca.
Ułożone obok siebie tworzą puste przestrzenie z daleka widoczne jako jaśniejsze kropki. Obecnie producenci proponują panele „
all black”. Są to panele bardzo estetyczne, gdyż posiadają czarną podbitkę i czarną ramę. Nie widać więc jaśniejszych kropek, a całość jest bardzo elegancka. Mimo, że przez czarny kolor panel nieco bardziej się nagrzewa, to jednak utrata na wydajności jest minimalna. Klienci indywidualni zdecydowanie bardziej sobie cenią elegancję.
Jakość
Bardzo trudno jest zdecydować, które panele są lepsze –
monokrystaliczne czy polikrystaliczne. Nawet panele tego samego producenta w tej samej technologii ale z różnych fabryk mogą się różnić parametrami. Jednakże możemy stwierdzić, że większość paneli premium z gwarancją obejmującą więcej niż 20 lat to jednak panele monokrystaliczne.
