Panele fotowoltaiczne nazywane także panelami słonecznymi lub panelami pv to urządzenia pozwalające zamieniać energię słoneczną na energię elektryczną. W poniższym tekście przyjrzymy się typom ogniw fotowoltaicznych i zobaczymy, czym się różnią.
Rodzaje ogniw fotowoltaicznych
Obecnie wykorzystuje się trzy rodzaje ogniw fotowoltaicznych. Różnią się one wykorzystywanym materiałem półprzewodnikowym, ale wszystkie z nich działają w ten sam sposób – wzbudzone elektrony przemieszczają się między warstwami półprzewodników.
Zobacz także: Jak panele fotowoltaiczne działają zimą?
Krystaliczne
Ogniwa krystaliczne dzielą się na dwie kategorie – monokrystaliczne i polikrystaliczne. Przy obu do produkcji wykorzystuje się płytki krzemowe, które są przecinane i układane w rzędy. Różnica między nimi to struktura kryształu krzemu. Monokrystaliczne ogniwa są produkowane z pojedynczego kryształu krzemu, podczas gdy ogniwa polikrystaliczne produkowane są z połączenia wielu monokryształów.
Ogniwa monokrystaliczne cechują się największą żywotnością, wydajnością i dużą odpornością na warunki atmosferyczne, jednak są też najbardziej kosztowne ze wszystkich instalacji fotowoltaicznych.
Ogniwa polikrystaliczne są mniej wydajne, przez co zakładane instalacje są większe, żeby zrekompensować mniejszą moc. Jednak wciąż są bardzo wytrzymałe, a ich cena jest mniejsza.
Różnią się one między sobą również wizualnie. Monokrystaliczne ogniwa są koloru czarnego, a ogniwa polikrystaliczne są ciemnoniebieskie. Ogniwa krystaliczne, to pierwsza generacja ogniw fotowoltaicznych i są obecnie najpopularniejsze.
Cienkowarstwowe
Są to ogniwa drugiej generacji, do ich produkcji wykorzystuje się materiały, takie jak tellurek kadmu, krzem amorficzny, lub połączenie indu, selenu, galu i miedzi.
Przez użycie innych materiałów do produkcji ogniw cienkowarstwowych są one dużo cieńsze niż ogniwa krystaliczne – ich grubość może być nawet 350 razy mniejsza. Kolejne usprawnienie to znacznie zmniejszony koszt produkcji w porównaniu z pierwszą generacją. Dodatkowo panele cienkowarstwowe są elastyczne, co pozwala na więcej zastosowań w budownictwie, np. w instalacjach BIPV (Building Integrated Photovoltaics).
Minusem ogniw cienkowarstwowych jest mniejsza żywotność w porównaniu do ogniw pierwszej generacji, a co za tym idzie, okresy gwarancyjne są krótsze. Kolejna wada to wykorzystywany do produkcji tellurek kadmu – kadm jest szkodliwy dla ludzi przy wdychaniu.
Zobacz także
Magazynowanie energii z paneli fotowoltaicznych
Nowe rodzaje paneli fotowoltaicznych
Rozwój paneli fotowoltaicznych stale czyni postępy. Rozwijane są nowe technologie fotowoltaiczne, a te już istniejące są wciąż usprawniane, żeby poprawić ich wydajność i obniżyć koszty produkcji. Jako przykład nowych technologii ogniw fotowoltaicznych można podać:
- Ogniwa fotowoltaiczne koncentryczne – to ogniwa cechujące się obecnie największą efektywnością, która wynosi ponad 45%. Panele te wykorzystują soczewki i zakrzywione lustra, które koncentrują światło słoneczne na małych ogniwach słonecznych. Dodatkowo panele te obracają się, przez co mogą podążać za Słońcem.
- Ogniwa barwnikowe – należą one do grupy paneli cienkowarstwowych. Ich zaletą jest to, że są bardzo tanie w produkcji oraz to, że są półprzezroczyste, co pozwalałoby stosować je zamiast szyb w budynkach.
Wydajność ogniw fotowoltaicznych
Jeśli chodzi o wydajność, to każdy typ ogniw fotowoltaicznych produkuje inną moc. Żeby określić wydajność paneli słonecznych, są one testowane w warunkach Standard Test Conditions (STC). Czyli w warunkach 25°C i natężenia promieniowania słonecznego 1 000 wat na m2, takie warunki to odpowiednik dnia z ładną, słoneczną pogodą. W takich warunkach panel słoneczny o sprawności 15% i powierzchni 1 m2 wyprodukowałby 150 W.
Największą wydajność oferują panele monokrystaliczne i jest to ok. 20%. Drugie najbardziej wydajne są panele polikrystaliczne – ok. 15%. A ostatnie miejsce zajmują panele cienkowarstwowe ze sprawnością wynoszącą 7-10%.
| Typ ogniwa | Sprawność | Zalety | Wady |
|---|---|---|---|
| Monokrystaliczne | ~20% | Najwyższa wydajność i żywotność | Wysoki koszt |
| Polikrystaliczne | ~15% | Średni koszt | Średnia wydajność |
| Cienkowarstwowe | ~10% | Najniższy koszt | Najniższa wydajność i żywotność |
Jakie panele fotowoltaiczne wybrać?
Nie da się jednoznacznie odpowiedzieć na to pytanie, ponieważ zbyt dużo czynników ma tutaj znaczenie i jak wspomniałem na początku – wszystkie typy ogniw mają swoje zalety i wady.
Zobacz także: Czy panele fotowoltaiczne trzeba myć?
Właściciele nieruchomości z dużą ilością miejsca na panele słoneczne mogą zaoszczędzić pieniądze przez wybór paneli polikrystalicznych, które są mniej wydajne, ale za to są tańsze. Gdy natomiast miejsca jest mało, warto by było wybrać opcję droższą, bardziej wydajną, czyli panele monokrystaliczne. Jeśli chodzi o panele cienkowarstwowe, najczęściej instaluje się je na dachach budynków komercyjnych ze względu na dużą dostępną przestrzeń.
Ważna jest również lokalizacja nieruchomości, kierunek, na który będzie zwrócona instalacja, a także pobór energii elektrycznej w domu, czy firmie. Ale to wszystko, to ogólne zasady. Przed wyborem instalacji konieczne jest omówić wszystko ze specjalistą i wykonać odpowiednie kalkulacje opłacalności instalacji.
