Jakie są rodzaje ogniw fotowoltaicznych? Rodzaje paneli fotowoltaicznych

Zanim zdecydujesz się na założenie paneli fotowoltaicznych na dachu swojego domu lub na gruncie z wykorzystaniem odpowiedniego stelażu, powinieneś między innymi poznać rodzaje ogniw fotowoltaicznych. Jakie są w sprzedaży i czym się od siebie różnią?

Każda instalacja fotowoltaiczna składa się z pojedynczych elementów, złączonych w większą konstrukcję. Elementami tymi są fotoogniwa czy też panele fotowoltaiczne, których zadaniem jest wytwarzanie energii elektrycznej. Na rynku dostępne są różne rodzaje fotoogniw, które mogą działać w odmienny sposób.

Czym są ogniwa fotowoltaiczne i jak działają?

Ogniwa łączone są w panele lub moduły. Zbudowane są z półprzewodnika, którym najczęściej jest krzem, stąd też i nazwa fotoogniw krzemowych. Półprzewodnik ten odpowiada za przeprowadzenie procesu przemiany energii promieniowania słonecznego na energię elektryczną, w postaci prądu stałego, z udziałem specjalnego urządzenia nazywanego falownikiem.

Rodzaje paneli fotowoltaicznych i ich ogniw

Istnieje co najmniej kilka kryteriów wyodrębniania rodzajów ogniw słonecznych. Między innymi można podzielić je na trzy grupy, przy czym pierwsza obejmuje fotoogniwa, które opierają swoją budowę o krzem i można wśród nich wymienić moduły fotowoltaiczne monokrystaliczne lub polikrystaliczne. Jest jednak także druga, gdzie w ich budowie wykorzystywany jest inny pierwiastek niż krzem. Jest to zwykle arsenek galu lub dwuselenek indowo-miedziowy. Najrzadziej zaś występuje najnowszy rodzaj fotoogniw.

Ogniwa słoneczne pierwszej generacji

Wymieniając różne typy ogniw, należy wspomnieć o podziale fotoogniw na pierwszą lub drugą generację. Pierwsze z nich to inaczej ogniwa krzemowe, które w swojej budowie wykorzystują kryształy krzemu – pierwiastka dobrze znanego i wykorzystywanego na wiele różnych sposobów. Ich konstrukcja opiera się o tzw. złącza P-N.

Ich zalety to przede wszystkim wysoka dostępność – wiele firm produkuje takie panele fotowoltaiczne. Rodzaje stosowanych tu rozwiązań pozwalają na dopasowanie ich do twoich indywidualnych potrzeb i wymagań, a krzemowe ogniwa mają relatywnie wysoką sprawność i efektywność działania. Co więcej, ich zaletą pozostaje to, że dają możliwość współpracy z dowolnym inwerterem (falownikiem).

Możesz wybierać spośród trzech rodzajów fotoogniw. Są to:

• monokrystaliczne;
•  polikrystaliczne;
• panele amorficzne cienkowarstwowe.

Czym charakteryzują się ogniwa monokrystaliczne?

Jak sama nazwa wskazuje, ogniwa monokrystaliczne są wykonane z dużego, jednego, monolitycznego kryształu krzemu o okrągłym kształcie, co powoduje, że każde fotoogniwo ma doskonałą strukturę wewnętrzną i wysoką wydajność działania przekraczającą 20 procent. To właśnie fakt, że są tak wydajne, szczególnie przemawia na ich korzyść. Producenci tych modułów fotowoltaicznych nadają im kształt wielokątów, by jak najlepiej dopasować je do kształtu prostokątnego gotowych paneli fotowoltaicznych. 

Czym odznaczają się ogniwa polikrystaliczne?

Ogniwa polikrystaliczne również są wykonane z krzemu, lecz nie z jednego kawałka kryształu, tylko z masy małych kryształków. Dzięki temu można im nadać prostokątny kształt, który pokrywa jednolicie całą powierzchnię panelu PV. Nie ma tu żadnych strat przy jego konstruowaniu. Gdybyś przyjrzał się dokładnie panelom polikrystalicznym, zauważyłbyś, że mają widoczne kryształki krzemu. Cechuje je relatywnie wysoka wydajność, do 18 proc., choć nie tak duża, jak fotoogniw monokrystalicznych. Za to koszty ich produkcji są niższe, dzięki czemu ten rodzaj paneli fotowoltaicznych automatycznie jest tańszy.

Ogniwa fotowoltaiczne drugiej generacji

Charakterystyczne dla tych paneli fotowoltaicznych jest to, że mają wyjątkowo cienką warstwę aktywną, odpowiadającą za produkcję prądu. Jest ona nawet do stu razy cieńsza od płytki krzemowej, czyli ma od 1 do 3 mikrometrów. Takie panele są lekkie, tańsze w produkcji i sprzedaży od innych rodzajów fotoogniw, ale ich wydajność jest niższa – średnio wynosi 10 procent i mniej. Opierają się na złączu P-N, ale wykorzystują w swojej budowie:

• krzem amorficzny;
• CIGS – to mieszanina miedzi, selenu, indu i galu;
• CdTe – tellurek kadmu.

Najlepiej sprawdzają się w miejscach, w których są one narażone na wpływ wysokiej temperatury, przekraczającej optymalną na poziomie 25 stopni Celsjusza oraz przy dużym nasłonecznieniu. Wolniej tracą one swoją moc przy instalacji paneli fotowoltaicznych w strefie tropikalnej. Nie są drogie, ale mają niższą odporność na efekt zacienienia.

Ogniwa III generacji

Najnowsze, czyli trzecie generacje fotoogniw, bazują na materiałach nietoksycznych i przy tym ogólnodostępnych, dlatego są dosyć tanie. Mogą być wytwarzane z polimerów, które działają bliźniaczo podobnie do półprzewodników w krzemowych ogniwach. Na podłoże z tworzywa sztucznego nanoszone są polimery w formie nadruku, gdzie w cząsteczce występują naprzemienne wiązania pojedyncze i podwójne. Nie mają złącza P-N, dlatego nie mogą współpracować z klasycznymi półprzewodnikami, jakie stosowane są w panelach I i II grupy. Niestety, ale panele te mają bardzo niską wydajność i żywotność. Są bardzo cienkie i lekkie, a przy tym giętkie i elastyczne.

Który rodzaj ogniw wybrać?

Coraz większa liczba rodzajów fotoogniw sprawia, że może być ci trudno dokonać trafnego wyboru takiego rodzaju paneli słonecznych, który najlepiej sprawdzi się w twoim przypadku. Najczęściej będą to rozwiązania I generacji, czyli ogniwa krzemowe. Jeśli najbardziej zależy ci na obniżeniu kosztów inwestycji, wybierz te polikrystaliczne. Podział fotoogniw według ich sprawności pokazuje jednak, że lepsze pod tym względem będą monokrystaliczne.

Jak widać, nie ma jednoznacznej odpowiedzi, który rodzaj paneli fotowoltaicznych będzie najlepszy. Można jednak powiedzieć, że najbardziej istotne są cena i wydajność paneli. Jeśli łączą się one w danym typie, warto postawić właśnie na takie rozwiązanie.