Panele fotowoltaiczne – zastosowanie

W ostatnich latach bardzo mocno rozwinął się rynek Odnawialnych Źródeł Energii. Tylko w ciągu ostatniego roku, jak podaje Urząd Regulacji Energetyki fotowoltaika zwiększyła swój udział w produkcji energii z OZE w Polsce, z 5 do 9 procent. Jednak fotoogniwa są stosowane nie tylko w instalacjach fotowoltaicznych. Znajdziemy je także w kalkulatorach, zegarkach, plecakach, sztucznych satelitach, samochodach z napędem hybrydowym oraz w automatyce.

Co ciekawe, wykorzystywane od lat do zasilania kalkulatorów ogniwa amorficzne, gwarantują napięcie około 0,5 V. Panel fotowoltaiczny to połączenie wielu ogniw krzemowych poli- lub monokrystalicznych szeregowo lub równolegle. W ten sposób, uzyskuje się moduły, które z powodzeniem pozwalają na uzyskanie energii elektrycznej dla całego gospodarstwa domowego.

Obecnie, rozwiązania fotowoltaiczne cieszą się rosnącą popularnością nie bez powodu. Za sprawą paneli możemy bowiem wykorzystywać alternatywne źródła energii, co przy rosnących cenach prądu, pozwala na generowanie oszczędności każdego miesiąca.

Czym kierować się przy wyborze paneli fotowoltaicznych?

Budowa paneli fotowoltaicznych

Wykorzystywane obecnie panele fotowoltaiczne są z dwóch stron (od góry i dołu) laminowane przezroczystą folią. Dzięki temu są one umieszczone i pozostawione w próżni. Umieszczanie gotowego modułu za szybą ze szkła hartowanego nie jest przypadkowe. Zmniejsza się w ten sposób ilość odbijanego promieniowania słonecznego, a w efekcie istnieje możliwość zmniejszenia ograniczenia strat energii. Dodatkowo szkło chroni ogniwa przed oddziaływaniem warunków pogodowych - wiatru, śniegu, gradu. Panele fotowoltaiczne są osadzone w aluminiowej ramie i chronione przez dodatkową, szczelną folię typu backsheet. W zestawie do tego rodzaju elementów umieszcza się puszki przyłączeniowe, z których wychodzą dwa kable zakończone wtyczkami, które umożliwiają łączenie paneli w szeregi.

Fot. Vosti

Jak działają panele fotowoltaiczne?

Panele fotowoltaiczne przetwarzają energię promieniowania słonecznego na energię elektryczną (prąd stały). Materiałem podstawowym jest krzem, który jest półprzewodnikiem. Wytwarzanie prądu elektrycznego przez krzemowe ogniwa PV jest możliwe dzięki stworzeniu w płytce krzemowej złącza P-N. Złącze typu P to złącze dodatnie z domieszką boru, a złącze typu N to złącze ujemne z domieszką fosforu. Bor posiada 3 elektrony, o jeden mniej niż krzem. Tym sposobem w strukturze atomowej powstaje pozytywnie naładowana dziura. Inaczej jest z atomami fosforu, które posiadają 5 elektronów, o jeden więcej niż krzem. W wyniku różnic, negatywne elektrony i pozytywne dziury dążą do wyrównania potencjałów, zgodnie z zasadą, że przeciwieństwa przyciągają się do siebie.

Proces poruszania się elektronów jest intensywniejszy, kiedy słońce wysyła swoje promienie. Fotony padające na ogniwo, rozbijają wiązania i powodują przepływ elektronów. Po obu stronach płytki krzemowej powstają odwrotnie naładowane pola elektryczne, których potencjał nieustannie wzrasta. Po nałożeniu na ogniwo słoneczne kontaktów, elektrony wybierają drogę najmniejszego oporu, powodując przepływ energii elektrycznej.

To zjawisko nazywane efektem fotowoltaicznym jest właśnie podstawą fotowoltaiki.

Rodzaje ogniw fotowoltaicznych

Wśród najczęściej wybieranych, a zarazem najbardziej wydajnych rozwiązań należy wymienić między innymi: panele monokrystaliczne, panele polikrystaliczne - zaliczane do tzw. I generacji. Wytwarzane są z krzemu krystalicznego. Nowością na rynku są ogniwa cienkowarstwowe II generacji możemy tu wymienić na przykład panele amorficzne. Jakie cechy ma każde z rozwiązań? Na co należy zwrócić swoją szczególną uwagę przy wyborze?

Fot. Vosti
⦁ Technologią dominującą od kilku lat jest krzem krystaliczny, moduły oparte na tego typu ogniwach to około 95% rynku. Popularność ogniw mono- i polikrystalicznych na przestrzeni ostatnich lat nieco się zmieniała. Do 2018 roku większą popularnością cieszyły się ogniwa polikrystaliczne, później nastąpił odwrót w stronę paneli monokrystalicznych, które ciągle cieszą się ogromnym zainteresowaniem - mówi Michał Wrzos ekspert Vosti.

Panele monokrystaliczne

Panele monokrystaliczne charakteryzują się najwyższym poziomem sprawności z wszystkich obecnie dostępnych na rynku alternatyw. Są wykonane z ciągnienia jednego kryształu krzemu. Wspomniana sprawność, jaką zapewniają panele monokrystaliczne waha się między 15, a obecnie nawet ponad 20 procent.

Do najbardziej charakterystycznych cech tego wyjątkowo popularnego i wydajnego rozwiązania należy zaliczyć cechę główną ogniwa. Są one wykonane w kształcie zbliżonym do okrojonego koła. Zazwyczaj mają czarny kolor lub ciemny granatowy.

Panele polikrystaliczne

Panele polikrystaliczne to kolejny z popularnych i bardzo cenionych na rynku rodzajów paneli służących do wykorzystywania energii słonecznej. Charakteryzują się przede wszystkim niższym spadkiem mocy wraz ze wzrostem temperatury. Wykorzystywane w nich ogniwa są wytwarzane z wielu kryształów krzemu. Z tego też względu, mają one kształt kwadratu i mieniącą się strukturę. Przypominają bardzo często surowiec, jakim jest stal stopowa. Panele polikrystaliczne cechują się sprawnością w granicach sprawność 14-17% (twin peaks 18-19%). Łatwo je rozpoznać po intensywnej niebieskiej barwie.

Panele amorficzne

Z kolei panele amorficzne są to rodzaje paneli, które mają zbudowane ogniwa z krzemu amorficznego. Charakteryzują się słabym poziomem wykrystalizowania i posiadają najniższy poziom sprawność między rodzajami, jakie zostały zaprezentowane. Oscyluje ona w granicach plus minus 6-10 procent. Nadają się one do wspomagania urządzeń lub elementów instalacji elektrycznej, jednak nie zasilą budynku lub sprzętu pobierającego większą ilość energii. Są używane najrzadziej ze względu na najniższą skuteczność.

Fot. Vosti

Panele fotowoltaiczne – jak wybrać do domu?

W przypadku poszukiwania odpowiedniego dla siebie rodzaju paneli fotowoltaicznych bardzo ważne jest, aby kierować się przede wszystkim własnymi możliwościami. Obecnie dostępne na rynku panele różnią się nie tylko sprawnością, ale również ceną, jaką proponują ich dystrybutorzy. Jeśli zamierzamy tylko w niewielkim stopniu posiłkować się panelami fotowoltaicznymi to niepotrzebną praktyką będzie decydowanie się na bardziej zaawansowane rozwiązania.

Panele fotowoltaiczne - na co zwracać uwagę?

To, na co warto zwrócić uwagę, to nie tylko marka producenta, lecz także:
⦁ długość gwarancji, odporność na czynniki zewnętrzne, moc, napięcia, prądy, współczynnik wypełnienia, technologie zastosowane na poziomie modułu (np. half cut, tilling ribbon, diody by-pass).