Panele fotowoltaiczne

Do końca 2015 roku do sieci zostało przyłączonych 4217 instalacji fotowoltaicznych. Dwa lata później, u schyłku roku 2017, było ich już 27310. W Polsce w 2018 roku łączna moc funkcjonujących instalacji fotowoltaicznych przekroczyła 300 MW. W raporcie opublikowanym przez Instytut Energetyki Odnawialnej w 2017 roku możemy przeczytać, że do 2020 roku totalna moc instalacji fotowoltaicznych w naszym kraju przekroczy 1,2 GW (źródło Stowarzyszenie Branży Fotowoltaicznej – SBF Polska PV).

Co to są panele fotowoltaiczne?

Budowa i ich zastosowanie

Czym są panele fotowoltaiczne? Z technicznego punktu widzenia niczym innym jak półprzewodnikami, w których dochodzi do zamiany energii słonecznej w prąd elektryczny stały. Najczęściej do ich skonstruowania wykorzystywane są: krzem, german i selen. Jednak to ten pierwszy posiada na ostatniej powłoce aż cztery elektrony walencyjne. Dlaczego ilość elektronów walencyjnych jest tak istotna? Ich liczba ma bezpośrednie przełożenie na prędkość, z jaką zachodzi (w atomach) zjawisko fotoemisji. A to właśnie ono jest podstawą powstawania prądu elektrycznego. Aby zmaksymalizować prędkość produkcji energii elektrycznej w ogniwach, krzem łączy się przykładowo z selenem (więcej elektronów). Zasadniczo fotoogniwo składa się z dwóch warstw półprzewodnika. Na górze znajduje się cienka i przezroczysta warstwa typu n. To nad nią umieszczona jest elektroda ujemna i powłoka antyrefleksyjna. Natomiast na spodzie znajduje się elektroda dodatnia oraz grubsza warstwa półprzewodnika typu p. Obie warstwy oddzielone są barierą potencjałów (którą tworzą złącza p-n).

W tym momencie pora na wyjaśnienia, jak to wszystko działa?

Zasada działania paneli fotowoltaicznych opiera się na powstawaniu napięcia elektrycznego w wyniku ruchu elektronów. Skąd bierze się ten ruch? Na skutek wchłonięcia energii promieniowania słonecznego część elektronów, znajdujących się na powierzchni atomu krzemu, zostaje z niej wybita. Elektrony, które opuściły swoje miejsca, pozostawiają po sobie tzw. „dziury”. Na styku (wspomnianych wyżej) złącz p-n pole elektryczne przesuwa wolne elektrony w kierunku warstwy typu n, zaś „dziury” w kierunku warstwy typu p. Gdy obwód elektryczny w ogniwie zostanie zamknięty (przez przyłączenie odbiornika), popłynie prąd stały.

Gdzie można instalować panele fotowoltaiczne?

Tylko nie na północ. Skierowanie paneli fotowoltaicznych na północną stronę nie jest opłacalne. W ten sposób inwestor nie jest w stanie osiągnąć wystarczająco dobrych uzysków. A pozyskanie energii elektrycznej stanie się zbyt drogie. Ze względu na kąt padania promieni słonecznych najlepiej, gdy panele są usytuowane na południowej stronie dachu (ewentualnie też na wschodniej i zachodniej – wymagana jest większa powierzchnia paneli). Istnieje również możliwość montażu paneli na gruncie. To dobra opcja biorąc pod uwagę szybki dostęp do urządzenia. A może być on potrzebny w przypadku naprawy, mycia lub odśnieżania. Łatwiej jest także samodzielnie i szybko ustawić je względem słońca. Taki alternatywny sposób sprawdza się, gdy dachówka nie jest w stanie utrzymać ciężaru instalacji lub gdy kąt nachylenia dachu jest niewystarczający (minimalne nachylenie do ogrzewania wody to 35 stopni, ogrzanie budynku to 45 stopni). Niekiedy panele montuje się z powodzeniem na ścianach budynku.

Rodzaje paneli fotowoltaicznych

Panele monokrystaliczne

Ogniwa powstają z ciągnienia pojedynczego kryształu krzemu. Ich sprawność jest najwyższa spośród wszystkich rodzajów modułów fotowoltaicznych i waha się w granicach 15-19%. Ich charakterystyczną cechą są ogniwa w kształcie zbliżonym do okrojonego koła oraz czarny kolor (najczęściej)

Panele polikrystaliczne

Najpopularniejsze ze względu na niższy spadek mocy wraz ze wzrostem temperatury (w porównaniu do paneli typu monokrystalicznego). Ich ogniwa wytwarzane są z wielu kryształów krzemu, przez co mają one kształt kwadratu i strukturę, przypominającą stal stopową. Sprawność w granicach 14-16%

Panele zbudowane z krzemu amorficznego

Są to panele, których ogniwa zbudowane są z krzemu amorficznego tj. niewykrystalizowanego. Ich sprawność jest najniższa (na poziomie 6-10%). Za najniższą sprawnością idzie też niższa cena.

Wyżej wymienione moduły fotowoltaiczne są zbudowane z tzw. ogniw pierwszego typu. Nowocześniejsze ogniwa drugiego typu zbudowane z innych pierwiastków – przykładowo CdTe.

Panele zbudowane z ogniw CdTe

Ogniwa CdTe to głównie tellurk kadmu, który jest półprzewodnikiem. Charakterystyczną cechą paneli CdTe jest to, że najczęściej składają się tylko z jednego ogniwa. Wartości powstających w nich prądów i napięć różnią się znacznie od wartości tych parametrów w modułach zbudowanych z kryształów krzemu. Z zewnątrz można je odróżnić głównie przez czerwony kolor, który wyróżnia je spośród innych typów paneli fotowoltaicznych. Sprawność modułów CdTe to 10-12%.

Panele zbudowane z ogniw CIGS

Ich nazwa pochodzi od pierwiastków chemicznych, z których zostały zbudowane tj. miedzi, indu, galu oraz selenu. Ich sprawność waha się w przedziale 12-14%.

Dlaczego montaż paneli fotowoltaicznych jest opłacalny?

Panele fotowoltaiczne nie tylko pomagają zachować Ziemię dla naszych dzieci i wnuków (w lepszym stanie). Dbają również o domowy budżet i kieszeń inwestora. Dlaczego? W Polsce 1kWp instalacji powinien wyprodukować około 1000 kWh rocznie. To wszystko, co w wyniku niewykorzystania jest oddawane do sieci można odzyskać. A 80 % tego wracającego do klienta prądu jest darmowa. Nie ma więc potrzeby przejmować się mniejszym nasłonecznieniem w okresie jesienno-zimowym. Należy jedynie pamiętać, aby korzystać z produktów lub usług uznanych marek. Koszt fotowoltaiki nie jest już tak wysoki jak to miało miejsce na początku XXI w. A droga na skróty i tańsze rozwiązania mogą okazać się kosztowne. Lepiej cieszyć się darmowym prądem cały rok i… być EKO.

Panele fotowoltaiczne – specyfikacja najpopularniejszych modeli

WINAICO WSP-MX PERC Mono IBC SOLAR MonoSol HC Q CELLS Q.PEAK DUO
Moc 320 – 340 W 310 – 340 W 315 – 330 W
Technologia Monokrystaliczne Monokrystaliczne Monokrystaliczne
Temperatura pracy –40 °C do +85 °C − 40 °C do +85 °C − 40 °C do +85 °C
Wymiary 1705 x 1028 x 35 mm 1684 x 1002 x 40 mm 1685 × 1000 × 32 mm
Waga 20,6 kg 19.0 kg 18.7 kg
Gwarancja (wady / wydajność) 15 / 25 lat 15 / 25 lat 12 / 25 lat
Siedziba producenta Niemcy Niemcy Niemcy

Do pobrania

Karta katalogowa – WINAICO 320-340 MX_Series mono PL
Karta katalogowa – WINAICO WST 310-315 M6 Series mono PL
Karta katalogowa EN – IBC MonoSol 315 OS5
Karta katalogowa – Q_CELLS Q.PEAK DUO BLK-G6 330-345 mono
Karta katalogowa – Q_CELLS Q.PEAK DUO G6 340-355 mono
Karta katalogowa – Q_CELLS Q.PEAK DUO G7 325-335 mono
Karta Katalogowa – Q_CELLS QPEAK DUO BLK-G5 300-320 mono
Karta Katalogowa – Q-CELLS QPEAK DUO-G5 315-330W mono
Karta katalogowa – LG 330-340 N1C-A5 mono
Karta katalogowa – JA SOLAR JAM60S10 305-325 HC mono