Rodzaje i charakterystyka paneli fotowoltaicznych

Fotowoltaika od kilku dekad ciągle dynamicznie się rozwija, Jego efektem jest udoskonalanie ogniw fotowoltaicznych oraz pojawianie się nowych rodzajów paneli słonecznych. Czym cechują się poszczególne typy i które panele fotowoltaiczne warto wybrać? Sprawdzamy!

Monokrystaliczne i polikrystaliczne ogniwa fotowoltaiczne

Krzemowe panele polikrystaliczne lub monokrystaliczne wybiera ponad 80% użytkowników, przy czym te pierwsze są popularniejsze. Zatem jakie panele fotowoltaiczne wybrać – polikrystaliczne czy monokrystaliczne? Na czym tak naprawdę polega różnica? Otóż polikrystaliczne panele fotowoltaiczne to takie, których moduły są zbudowane z licznych kryształów krzemu, natomiast ogniwa fotowoltaiczne w modelach monokrystalicznych to jednolite kryształy. Różnica tkwi zatem w budowie, ale nie tylko. Odmienność konstrukcji przekłada się na cechy paneli PV.

Panel fotowoltaiczny polikrystaliczny cechuje:

  • konwersja energii słonecznej na poziomie maks. 16%;

  • niższy koszt produkcji, który przekłada się na niższą cenę;

  • mniejsza odporność na mikropęknięcia.

Natomiast panel monokrystaliczny charakteryzuje się:

  • konwersją do 20%;

  • wyższymi kosztami produkcji, a więc również wyższą ceną zakupu;

  • większą odpornością na mikropęknięcia.

Jak widać, polikrystaliczne ogniwa fotowoltaiczne działają mniej efektywnie oraz są bardziej podatne na uszkodzenia. Należy jednak podkreślić, że różnice te, zwłaszcza w przypadku wrażliwości są niewielkie. Jednocześnie modele polikrystaliczne kosztują mniej i zapewne głównie dlatego są chętniej wybierane przez użytkowników. Czy słusznie? Bardzo często tak, ponieważ jak podkreślają prawie wszyscy fachowcy – jakość materiałów i wykonania jest o wiele ważniejsza niż typ krzemowych paneli solarnych. Innymi słowy, monokrystaliczne panele fotowoltaiczne nie zawsze są lepsze od polikrystalicznych, a złożona z nich instalacja solarna niekoniecznie działa efektywniej. Wszystko zależy od konkretnych modeli ogniw fotowoltaicznych.

Cienkowarstwowe panele fotowoltaiczne

Od około dekady intensywnie rozwijane są innowacyjne rozwiązania w postaci cienkowarstwowych paneli solarnych, które w przeciwieństwie do standardowych modeli monokrystalicznych i polikrystalicznych nie zawierają krzemu, a przynajmniej nie w klasycznej postaci. Początkowo miało to na celu przede wszystkim zwiększenie opłacalności fotowoltaiki. Jednak na przestrzeni lat koszt produkcji krzemowych ogniw fotowoltaicznych znacząco spadł, zatem szukanie tańszych alternatyw straciło sens. Wtedy priorytetem stała się poprawa parametrów pracy modułów. Projektowanie paneli fotowoltaicznych o mniejszej grubości ma zatem tworzyć wydajniejsze, bardziej wytrzymałe i niezawodne instalacje solarne. Jakie są efekty?

Zanim przedstawimy szczegółowo mocne i słabe strony cienkowarstwowych paneli fotowoltaicznych, wymieńmy ich główne typy:

  • Panele amorficzne (a-SI). Powstają z niewykrystalizowanego krzemu. Ich sprawność jest bardzo słaba, gdyż sięga maksymalnie 8%. Zaletą jest bardzo niska cena tego typu paneli PV.

  • CdTe. Ogniwa fotowoltaiczne tworzone z tellurku kadmu. Ich sprawność jest większa – wynosi do 12%. Niestety ceny również są bardzo wysokie. Mimo to są najpopularniejsze od ogniw cienkowarstwowych.

  • CIGS. Panele słoneczne konstruowane z 4 pierwiastków: selenu, miedzi, galu i indu. W tym przypadku maksymalna sprawność to nawet 14%. Niestety ceny tego typu paneli fotowoltaicznych są jeszcze wyższe niż ogniw CdTe.

  • GaAs. Najbardziej innowacyjne panele słoneczne, które powstają z arsenku galu. Nie są produkowane masowo ze względu na bardzo wysokie koszty. Wykorzystuje je w zasadzie tylko przemysł kosmiczny.

Wady i zalety cienkowarstwowych paneli fotowoltaicznych

Poszczególne rodzaje cienkowarstwowych paneli fotowoltaicznych dosyć znacząco się między sobą różnią. Oznacza to, że mają różne mocne i słabe strony. Niemniej pewne ich cechy są wspólne, a tym samym podzielają również niektóre wady i zalety. Zatem czy modele cienkowarstwowe to dobre panele fotowoltaiczne? Jakie są ich mocne i słabe strony?

Zalety cienkowarstwowych ogniw fotowoltaicznych:

  • Cienka konstrukcja. Tym samym panele te prezentują się bardziej estetycznie i dają większe możliwości designerskie.

  • Lekkość. Stanowią mniejsze obciążenie dla dachu.

  • Elastyczność. Mogą mieć dowolne kształty, co pozwala montować je niemal wszędzie.

  • Odporność na zacienienie. Spadek sprawności paneli z powodu zmniejszenia ilości światła jest niewielki w porównaniu z klasycznymi panelami krzemowymi.

  • Wykorzystanie niewielkiej ilości materiału do konstrukcji. Rozwiązanie to jest zatem bardziej przyjazne dla środowiska.

  • Niewielki wpływ temperatury na moc znamionową. Jest to kolejny dowód braku wrażliwości paneli cienkowarstwowych na warunki zewnętrzne.

Wady cienkowarstwowych ogniw fotowoltaicznych

  • Niska sprawność. Ogniwa cienkowarstwowe produkują stosunkowo niewiele energii.

  • Szybszy spadek wydajności. Z każdym rokiem tego rodzaju panele fotowoltaiczne tracą więcej wydajności niż ogniwa krzemowe.

  • Długi i skomplikowany montaż. Założenie na dachu czy w dowolnym innym miejscu cienkowarstwowych paneli fotowoltaicznych zabiera więcej czasu niż montaż modeli krzemowych o standardowej grubości.

Czy modele cienkowarstwowe to dobre panele fotowoltaiczne?

Pod wieloma względami cienkowarstwowe panele solarne zasługują na docenienie. Ich kształt, niewielkie wady i elastyczność to niewątpliwe ich zalety. Technologia umożliwiająca zastąpienie krzemu i tworzenie elastycznych konstrukcji cienkowarstwowych dynamicznie się rozwija. Być może niedługo modele tego typu będzie można uznać za najlepsze panele fotowoltaiczne. Jednak dzisiaj zakup tych ogniw zwykle okazuje się kiepską decyzją. Niska sprawność w połączeniu z wysokimi cenami sprawiają, że opłacalność fotowoltaiki zbudowanej na bazie modeli cienkowarstwowych jest znikoma.

Panele solarne w technologii double glass

Zastanawiając się, jakie wybrać panele fotowoltaiczne, warto wziąć pod uwagę modele wykonane w technologii double glass, zwanej również glass-glass. Na czym polega ta technologia? Panel fotowoltaiczny tego typu jest pokryty szkłem po obu stronach (standardowe rozwiązanie to pokrywanie jednej strony szkłem, a drugiej warstwą polimerową), co ma wpływ na jego parametry, nie wpływając na jego sprawność.

Należy podkreślić, że panele PV z podwójną szybą mogą być zbudowane zarówno z krzemu, jak i z innych pierwiastków. Ogniwa fotowoltaiczne double glass to zarówno modele monokrystaliczne, polikrystaliczne, jak i cienkowarstwowe.

Mocne strony paneli solarnych double glass

Panele fotowoltaiczne z podwójnym szkłem zamiast tylnej warstwy polimerowej mają wiele zalet. Pod niektórymi względami szkło przewyższa tworzywo sztuczne. Najważniejsze mocne strony paneli słonecznych double glass, to:

  • Całkowita odporność na mikropęknięcia. Szkło to materiał bardzo odporny na rozciąganie i obciążenia, czego nie można powiedzieć o krzemie. Klasycznej budowy panel fotowoltaiczny tylko z jednej strony ma szklaną ochronę przed rozciąganiem i nadmiernym obciążeniem. Tylna warstwa polimerowa nie jest w stanie ochronić go przed mikropęknięciami skutkującymi spadkiem sprawności oraz korozją. Zastąpienie tworzywa sztucznego szkłem rozwiązuje ten problem.

  • Odporność chemiczna. Panele słoneczne wyposażone w podwójne szkło zaleca się stosować w miejscach, gdzie zanieczyszczenie powietrza jest większe. Szkło nie wchodzi bowiem w reakcje chemiczne, przez co pierwiastki obecne w takim powietrzu nie stanowią zagrożenia dla ogniw.

  • Gwarancja mocy do 30 lat. Przeważnie panele solarne posiadają 25-letnią gwarancję. W przypadku modeli double glass może to być nawet 30 lat, co oznacza dłuższą użyteczność paneli.

Wady paneli fotowoltaicznych double glass

Modele paneli fotowoltaicznych glass-glass posiadają również kilka wad, do których należy zaliczyć:

  • Ciężar. Szkło jest materiałem cięższym od tworzywa sztucznego wykorzystywanego w klasycznych panelach fotowoltaicznych.

  • Wyższą cenę. Produkcja paneli podwójnie szklanych jest droższa, co przekłada się na ceny produktów.

  • Jakość zależną w dużej mierze od producenta. Bardziej niż w przypadku innych paneli fotowoltaicznych, jakość modeli double glass jest zależna od użytych materiałów i sposobu montażu.

Jakie panele fotowoltaiczne w 2021 roku, czyli które rozwiązanie wybrać?

Omówiliśmy główne typy paneli solarnych, wskazując na ich mocne i słabe strony. Które z nich są najlepszymi panelami fotowoltaicznymi? Nie da się udzielić jednoznacznej odpowiedzi na to pytanie. Dla każdego inny wybór może się okazać optymalny. Wszystko zależy od takich czynników, jak m.in: miejsce montażu, wymagana sprawność czy maksymalny budżet. Warto również jeszcze raz podkreślić, że rodzaj paneli słonecznych to tak naprawdę kwestia drugorzędna. Najistotniejsza jest jakość, która decyduje o opłacalności fotowoltaiki i ogólnym zadowoleniu z zamontowanej instalacji solarnej.