Rodzaje modułów fotowoltaicznych

Pierwsze ogniwo fotowoltaiczne i moduł powstały już w 1954 r. w Bell Labs, oddziale badawczym firmy Nokia. Od tego czasu przeszły długą drogę – dzisiaj do wyboru jest co najmniej kilkanaście rodzajów modułów fotowoltaicznych, produkowanych w różnych technologiach. Postęp trwa, sprawdź, których urządzeń najczęściej się używa, poznaj ich sprawność i dowiedz się, z jakich materiałów powstają.

Moduły z krzemu krystalicznego

Należą do pierwszej generacji ogniw na bazie krzemu krystalicznego, rozwijanej od lat 50. XX w. Tworzą ok. 90% światowej produkcji i mają 90% zastosowania w instalacjach fotowoltaicznych. Wyróżniają się najbardziej zaawansowaną technologią i sprawnością ogniw powyżej 20%. Powstają z samonośnych płytek krzemowych o grubości 0,03 mm.

Moduły monokrystaliczne

Wyróżniają się wysoką sprawnością (do 23%) w stosunku do niewielkiej powierzchni, żywotnością do 30 lat i niskim spadkiem efektywności przy wysokich temperaturach. Każde ogniwo powstaje z pojedynczego kryształu krzemu, dzięki czemu elektrony poruszają się w większej przestrzeni, a to przekłada się na wyższą moc i sprawność. Moduły mają czarny kolor, a moc pojedynczego urządzenia wynosi od 400 do 500 Wp.

Moduły polikrystaliczne

Zbudowane są z nieregularnych kryształów, dlatego ich sprawność jest niższa niż monokrystalicznych i oscyluje wokół 14-18%. Również moc jest niższa – średnio wynosi między 260 a 285 kWwp. Moduły z ogniw polikrystalicznych mają niebieski kolor, a na ich powierzchni widać charakterystyczne pasma. 

Zastanawiasz się, które moduły wybrać? Odpowiedź czeka na Ciebie tutaj: Które panele są lepsze – czarne czy niebieskie?

Inne rodzaje modułów fotowoltaicznych

Istnieje wiele różnych rodzajów modułów, jednak w tej chwili stanowią one tylko ok. 10 % ogólnej produkcji. To efekt poszukiwań sposobów na obniżenie kosztów – powstają w zautomatyzowanych procesach i przy wykorzystaniu mniejszej ilości materiału. 

Oto niektóre z nich:

●     moduły z krzemu amorficznego – krzem amorficzny ma wyższą absorpcję promieniowania słonecznego niż krzem krystaliczny i pracuje efektywniej w niewielkim nasłonecznieniu. Sprawność urządzeń wynosi tylko 6-10% i jest stabilna w wysokich temperaturach, a żywotność modułów to zaledwie 10 lat.

●     moduły CIS/CIGS/CIGSS – CIS to ogniwa zbudowane z diselenku indowo-miedziowego. Po dodaniu galu otrzymuje się ogniwa CIGS, a dodatek siarki pozwala produkować CIGSS. Sprawność modułów utrzymuje się na poziomie 23,4% i należy do rekordowych.

●     moduły CdTe – powstają z tellurku kadmu, a ich sprawność w naturalnych warunkach dochodzi do 22,1%. Nie szkodzą środowisku, produkują najmniejszy ślad węglowy i zużywają niewiele wody w procesie produkcji w porównaniu z innymi modułami. Wyróżnia je najkrótszy czas zwrotu energii, wysoka absorpcja widma słonecznego i stabilność pod względem temperatury.

Trwają prace nad innymi rodzajami ogniw, takimi jak: perowskity (pochłaniają również światło latarni) i ogniwa organiczne.

Podział modułów fotowoltaicznych ze względu na technologię wykonania

Klasyczne moduły fotowoltaiczne zbudowane są z 60 ogniw o wymiarach 156 × 156 m. Wytwarzają napięcie o wartości 0,5-0,55 V i prąd o natężeniu 9-10 A. Osiągają moc 5 W.

‍

Masz problem z fotowoltaiką? Wykonaj nasz audyt i sprawdź, co wymaga poprawy

Moduły z ogniwami ciętymi na pół (half-cut, ogniwami połówkowymi)

Ogniwa cięte na pół mają wymiar 156 × 78 mm i w jednym module mieści się ich 120. Łączą się w równoległe sub-łańcuchy, a prądy, które przez nie przepływają, są o połowę mniejsze niż w klasycznych. Dzięki temu strata na rezystancji wewnętrznej się obniżyła i to czterokrotnie. Również natężenie prądu w ogniwach jest niższe, za to moc jest wyższa (5-10 Wp na 1 module).

Ogniwa połówkowe zapewniają lepszą ochronę modułów w przypadku wystąpienia hot spotów. Gwarantują wyższą odporność na zacienienie i niższy spadek efektywności w przypadku wysokich temperatur. Mniej się przegrzewają i wykazują mniejsze naprężenia.

Moduły Shingled

Ogniwa tnie się laserowo na 5-6 pasków i układa je na zakładkę – tak jak dachówki. W ten sposób zwiększa się gęstość mocy na jednostkę powierzchni modułu. Paski mocuje się przy pomocy kleju, który jednocześnie jest przewodnikiem energii elektrycznej. 

Średnia sprawność wynosi 18-21%. Moduły zyskują większą elastyczność i lepiej dopasowują się do dachów o nietypowych kształtach. Zwiększa się ich odporność na warunki zewnętrzne i wysokie temperatury.

Moduły dwustronne (tzw. bifacial)

W tylnej części ogniw znajduje się półprzewodnik, więc moduły absorbują światło zarówno bezpośrednie, jak i rozproszone. Tym samym generują nawet do 30% więcej energii elektrycznej.

Pozyskują energię słoneczną z trudno dostępnych miejsc i można je ustawiać na dowolnych konstrukcjach. Montuje się je w różny sposób na gruncie, np. pod kątem na południe, pionowo na wschód-zachód i na trackerach. Ustawia się je na jasnych powierzchniach, np. sypanych grysem, pomalowanych na biało lub na wodzie, żeby jeszcze bardziej zwiększyć odbicie promieniowania słonecznego.

Więcej na temat optymalnych ustawień modułów przeczytasz tutaj: Jak sprawdzić nasłonecznienie pod fotowoltaikę?

Jakie moduły fotowoltaiczne wybrać?

Moduły z krzemu krystalicznego pozostają na pierwszym miejscu pod kątem produkcji i zastosowania w instalacjach fotowoltaicznych. Zapewniają najlepszy kompromis między dostępnością, sprawnością, mocą i żywotnością – obecnie już do 30 lat. 

Występują w różnej formie w zależności od technologii, gwarantują stabilną pracę fotowoltaiki, wysokie uzyski energetyczne i wytrzymałość na działanie zjawisk atmosferycznych. Zastanawiasz się nad założeniem fotowoltaiki? Przeczytaj: Czy opłaca się montować fotowoltaikę w 2024 roku?