Dorota
Wybór modułu panelu fotowoltaicznego może być dość mylący. Istnieje wiele różnych rodzajów paneli fotowoltaicznych i wielu różnych producentów je produkuje. Jeśli nie jesteś pewien, który rodzaj panelu jest odpowiedni dla Ciebie, oto kilka rzeczy do rozważenia.
Ten artykuł jest owocem współpracy naszej redakcji z portalem internetowym magazynfinansowy.pl
Krzem monokrystaliczny
Ogólnie rzecz biorąc, krzem monokrystaliczny jest produkowany przy użyciu kilku różnych procesów. Najbardziej powszechnym procesem jest metoda Czochralskiego. W tym procesie do roztopionej masy krzemu wprowadza się kryształ nasienny. Następnie pręt jest powoli wyciągany do góry. W wyniku tego procesu powstaje pojedyncza wlewka krzemu, która jest wyjątkowo czysta.
Jednak produkcja krzemu monokrystalicznego jest droga. Ogniwa słoneczne z krzemu monokrystalicznego mogą kosztować znaczną ilość pieniędzy. Z drugiej strony, cienkowarstwowy panel słoneczny jest znacznie tańszy. Jednak panel cienkowarstwowy nie nadaje się do recyklingu. Wykorzystuje on również szkodliwy dla środowiska metal – kadm.
Kolejną zaletą monokrystalicznego ogniwa słonecznego jest jego wysoka wydajność. Ponadto, monokrystaliczne ogniwo słoneczne jest bardziej estetyczne. Przewiduje się również, że będzie ono dłużej działać. W porównaniu do podobnie ocenianego polikrystalicznego ogniwa słonecznego, monokrystaliczne ogniwo słoneczne produkuje więcej energii elektrycznej i działa lepiej w warunkach słabego oświetlenia.
Monokrystaliczne panele słoneczne są na ogół droższe od paneli polikrystalicznych. Jednak w zależności od potrzeb i sytuacji, może to nie być zły pomysł.
Podstawową różnicą między monokrystalicznym panelem słonecznym a panelem polikrystalicznym jest rodzaj krzemu zastosowanego w każdym z nich. Monokrystaliczne panele słoneczne są wykonane z pojedynczego kryształu krzemu, natomiast polikrystaliczne panele słoneczne są wykonane z wielu fragmentów krzemu.
III generacja
W porównaniu z ogniwami słonecznymi drugiej generacji, moduły paneli fotowoltaicznych trzeciej generacji są tańsze i wytwarzają foton o większej wydajności. Ponadto są one kompatybilne z wdrażaniem PV na dużą skalę.
Istnieją trzy rodzaje technologii ogniw słonecznych trzeciej generacji: perowskity, fotowoltaika organiczna oraz ogniwa słoneczne syntetyzowane barwnikami. Chociaż każda z nich ma unikalne zalety, wszystkie są bardzo podobne pod względem wydajności.
Perowskity mają znaczną przewagę nad innymi technologiami trzeciej generacji. W ostatnich latach poświęcono im wiele uwagi w badaniach. Oferują porównywalne sprawności z ogniwami nieorganicznymi drugiej generacji, a także mają potencjał dla urządzeń przezroczystych. Materiał aktywny oparty jest na generycznej strukturze ABX3.
Fotowoltaika organiczna (OPV) wykorzystuje obfite, nietoksyczne i tanie materiały. Mają one wyraźną przewagę w toksyczności materiałów, ale OPV mają niższą zgłoszoną wydajność w porównaniu z technologiami słonecznymi drugiej generacji.
W celu zwiększenia wydajności, sugeruje się włączenie do PV termofotoniki, cyrkulatorów i anten kwantowych. Technologie te są dalsze od komercjalizacji, ale obiecują znaczne zmniejszenie kosztu na wat.
Różne technologie cienkowarstwowe są również wykorzystywane w fotowoltaice trzeciej generacji. Niektóre z tych technologii obejmują diselenek miedzi, tellurek kadmu i krzem amorficzny. Materiały te są osadzane na szkle w celu wytworzenia cienkich warstw PV. Technika cienkowarstwowa pozwala również uzyskać niższe koszty na wat ze względu na tanie procesy produkcyjne.
4. generacja
Za pomocą modułów paneli fotowoltaicznych można wytwarzać energię elektryczną. Energia słoneczna jest odnawialnym źródłem energii, które jest również przyjazne dla środowiska. Moduły fotowoltaiczne są niezawodne i bezpieczne. Cechuje je również minimalna awaryjność. Ponadto żywotność modułów szacowana jest na 20-30 lat.
Moduły paneli fotowoltaicznych czwartej generacji, znane również jako „inorganics-in-organics” (IIO), są materiałem hybrydowym, który wykorzystuje tlenki metali i nanomateriały na bazie organicznej. Łączą one zalety poprzednich generacji, takie jak niski koszt i elastyczność, ze stabilnością materiałów trzeciej generacji.
Te cienkowarstwowe fotowoltaiki osiągnęły sprawność 23,4%, w porównaniu do 18,2% tradycyjnego ogniwa opartego na krzemie. Jednak ich wpływ na środowisko nie jest tak dotkliwy jak w przypadku innych technologii fotowoltaicznych. Głównymi zaletami tych ogniw jest ich niski koszt oraz możliwość generowania energii elektrycznej w niższych temperaturach.
Ogniwa te są szczególnie atrakcyjne dla fotowoltaiki zintegrowanej z budynkami. Symetryczna struktura ogniwa pozwala na produkcję modułów bifacjalnych, które mogą generować więcej energii elektrycznej niż zwykłe moduły. Dodatkowo, wysoka sprawność spektralna CdTe pozwala na zmniejszenie rozmiarów ogniwa.
Moduły paneli fotowoltaicznych stały się istotnym elementem budowy systemów PV. Składają się one z jednego lub więcej obwodów ogniw PV zamkniętych w laminacie. Moduły te są jednostkami wstępnie okablowanymi i możliwymi do zainstalowania w terenie.
5. generacja
W ciągu ostatniej dekady przemysł fotowoltaiczny rozwijał się bardzo szybko. W tym czasie moc zainstalowana elektrowni fotowoltaicznych na świecie wzrosła trzydziestokrotnie. W efekcie fotowoltaika jest jednym z najszybciej rozwijających się segmentów energetyki.
Jednym z najciekawszych aspektów branży fotowoltaicznej jest jej opłacalność. Stało się to możliwe dzięki postępowi w technologii. Przeprowadzono kilka badań w celu oceny efektywności energetycznej różnych technologii fotowoltaicznych.
Na przykład 54-ogniwowy moduł PV Hi-MO 5 firmy LG Solar jest w stanie wygenerować 30% więcej energii niż konkurencyjne moduły. Ponadto, moduł ten jest kompatybilny ze standardowymi systemami montażu modułów oraz falownikami stringowymi głównego nurtu. Moduł ten zostanie odsłonięty podczas targów RE+ w Anaheim w Kalifornii w dniach 19-22 września.
W rzeczywistości moduł LG Neon 2 Bi-Facial PV został zaprojektowany tak, aby absorbować napromieniowanie z obu stron ogniwa. Ponadto, panel słoneczny LG ma elegancki wygląd i jest idealny dla każdego dachu.
Podczas gdy większość systemów fotowoltaicznych jest nadal mieszkalnych, mogą one być bardziej niezawodne niż systemy użytkowe. Wykazano, że domowe systemy fotowoltaiczne lepiej sprawdzają się przy złej pogodzie. Mają one również tę przewagę nad systemami opartymi na energii elektrycznej, że nie polegają na kilometrach odsłoniętych przewodów.
6. generacja
W ciągu ostatnich kilku lat technologia fotowoltaiczna poszła do przodu. Wydajność paneli wzrosła z 15% do znacznie ponad 20%. Większe rozmiary paneli zwiększyły również moc wyjściową.
Panele fotowoltaiczne występują w trzech głównych typach: krzemowe, polikrystaliczne i cienkowarstwowe. Każdy typ panelu ma swoje własne cechy wydajności, które zależą od środowiska i warunków obciążenia.
Najbardziej wydajne panele słoneczne wykorzystują monokrystaliczne ogniwa krzemowe typu N. Im wyższa klasa krzemu typu N, tym lepszy współczynnik temperaturowy i mniejsza degradacja mocy. Zastosowanie ogniw wyższej klasy zwiększa również niezawodność i wydajność panelu.
Ogniwa polikrystaliczne powstają z resztek fragmentów kryształów monokrystalicznych. W modułach polikrystalicznych matryca ogniw jest zamknięta w przezroczystym, bezbarwnym fluoropolimerze, takim jak ETFE lub FEP. Materiał ten jest w stanie wytrzymać trudne warunki atmosferyczne.
Ogniwa cienkowarstwowe są produkowane na tej samej linii produkcyjnej. Są one wykonane z warstwy fotoaktywnej, która może absorbować światło o różnych częstotliwościach. Ogniwa te są następnie składane w moduł. Są one również nazywane elastycznymi ogniwami cienkowarstwowymi. Elastyczne ogniwa cienkowarstwowe mają niższą ocenę niż konwencjonalne panele krystaliczne ze względu na cienki charakter materiału.
Wydajność paneli może być zwiększona poprzez połączenie ich z falownikami. Mogą one być również używane z systemem intertie utility.
Ogólnie rzecz biorąc, moduł fotowoltaiczny wytwarza energię elektryczną poprzez rozszczepienie światła słonecznego na kilka długości fal. Nazywa się to efektem monochromatycznym i zwiększa sprawność modułu o 50%.
Najbardziej wydajne panele wykorzystują ogniwo typu heterojunction lub N. Tego typu ogniwa mają mniejsze straty mocy pod wpływem wysokiej temperatury. Ogniwa te mogą dostarczyć do 22,8% mocy znamionowej panelu, co czyni je idealnymi do zdalnych zastosowań, gdzie przestrzeń montażowa jest na wagę złota.
Wydajność panelu zależy od typu ogniwa, technologii i konstrukcji ogniwa. Zazwyczaj ogniwa o wyższej sprawności dostarczają więcej elektronów.
Sprawność ogniwa fotowoltaicznego zależy od rodzaju krzemu użytego do jego produkcji. Ogniwo polikrystaliczne, w którym cienka warstwa krzemu jest przymocowana do materiału bazowego, wytwarza mniej energii elektrycznej niż ogniwo z czystego krzemu.
W najbardziej wydajnych panelach stosuje się ogniwa z krzemem wyższej klasy N. Wykazują one również mniejszą degradację mocy w czasie. Są też bardziej wydajne od ogniw typu P, które są tańsze.
Miarą sprawności panelu słonecznego jest ilość prądu wytwarzanego na jednostkę światła. Jest ona określana przez liczbę elektronów strąconych przez fotony słoneczne. Sprawność panelu można obliczyć poprzez symulację komputerową. Zależy ona również od wielkości napromieniowania słonecznego odbieranego przez panel oraz od rodzaju umieszczonego na nim obciążenia.
8. generacja
Ogólnie moduły PV składają się z wielu ogniw PV połączonych szeregowo. Często montuje się je za pomocą aluminiowej ramy. Dodatkowo są one pokryte materiałem, który zamyka je na przedniej powierzchni. Wydajność tych modułów jest krytyczna dla osiągnięcia optymalnych kosztów systemu PV. Istnieje jednak kilka czynników, które wpływają na ich sprawność.
Sprawność ogniwa w dużym stopniu zależy od jego złącza, rodzaju krzemu oraz rodzaju pasywacji. Sprawność ogniwa zależy również od refleksyjności jego górnej warstwy pokrywającej. Sprawność ogniwa może być zwiększona poprzez udoskonalenie jego konstrukcji i poprawę technologii. Zwiększenie sprawności ogniwa zmniejsza również jego straty rekombinacyjne. Ponadto, ogniwo o wyższej sprawności dostarczy więcej elektronów.
Sprawność ogniwa może być również zwiększona poprzez technologię ogniwa półprzewodnikowego. Technologia ta polega na podwojeniu liczby ogniw w panelu. Sprawność ogniwa half-cut może być zwiększona poprzez obniżenie współczynnika temperaturowego. Ogniwo half-cut jest nieco bardziej wydajne niż ogniwo single-junction.
Kolejnym ulepszeniem jest wyższe napięcie stałe. Zwiększa to wytrzymałość dielektryczną panelu PV. Wyższe napięcie DC może również zmniejszyć liczbę falowników, kabli i konstrukcji, co może obniżyć koszt systemu PV.