Panele fotowoltaiczne – technologie wykonania – wady i zalety

W ostatnich latach rozwój technologii fotowoltaicznych przyspieszył. Umożliwia to produkowanie coraz wydajniejszych i ekonomicznych paneli fotowoltaicznych. Jednym z kluczowych obszarów rozwoju są technologie modułów, które pozwalają na zwiększenie sprawności, trwałości oraz elastyczności paneli. W tym artykule skupimy się na kilku ważnych technologiach w tej dziedzinie.

1. SHINGLED

Moduły fotowoltaiczne typu shingled to stosunkowo nowa technologia w dziedzinie fotowoltaiki, która wykorzystuje innowacyjne podejście do projektowania i budowy paneli słonecznych. Te nowoczesne moduły wykorzystują cienkie płytki o zmniejszonej grubości, zwane shingled cells, aby zapewnić większą efektywność i wydajność w porównaniu z tradycyjnymi modułami fotowoltaicznymi.

Shingled cells są w zasadzie zwykłymi ogniwami słonecznymi, które zostały ułożone na siebie w sposób nakładający się, podobnie jak dachówki na dachu. Ta technologia pozwala na zmniejszenie odległości między poszczególnymi komórkami, co z kolei zwiększa gęstość mocy na jednostkę powierzchni modułu. Dzięki temu moduły shingled mają większą wydajność w porównaniu z tradycyjnymi modułami, które wykorzystują większe odstępy między ogniwami.

Innym ważnym aspektem modułów fotowoltaicznych typu shingled jest fakt, że są one bardziej odporne na uszkodzenia i straty mocy związane z przegrzewaniem. Tradycyjne moduły fotowoltaiczne mają tendencję do nagrzewania się w czasie użytkowania, co z kolei prowadzi do mniejszej wydajności. W modułach shingled, dzięki zmniejszeniu odległości między ogniwami, ciepło jest lepiej rozpraszane, co pozwala na utrzymanie wysokiej sprawności przy wysokiej temperaturze.

Moduły fotowoltaiczne typu shingled są również bardziej estetyczne i eleganckie w wyglądzie niż tradycyjne panele słoneczne. Dzięki mniejszym wymiarom ogniw shingled, moduły są bardziej płaskie i gładkie, co pozwala na bardziej jednolite i eleganckie wykończenie powierzchni panelu.

Jednakże, mimo że moduły fotowoltaiczne typu shingled mają wiele zalet, to są one również bardziej skomplikowane i kosztowne w produkcji w porównaniu z tradycyjnymi panelami słonecznymi. Proces produkcji modułów shingled wymaga bardziej zaawansowanych technologii i większej precyzji, co z kolei wpływa na ich cenę.

2. PERC

PERC (Passivated Emitter and Rear Cell) to jedna z najbardziej innowacyjnych technologii stosowanych w produkcji ogniw fotowoltaicznych. PERC zrewolucjonizował branżę, zapewniając wyższą wydajność i wydłużając żywotność ogniw.

Technologia PERC polega na zastosowaniu specjalnej warstwy tlenku krzemu (SiO2) na tylnej stronie ogniw, która zmniejsza rekombinację elektronów i dziur w obszarze emitera. Dzięki temu wydajność ogniw zwiększa się o około 1,5-2%. Dodatkowo, zwiększa się odporność na temperatury i zmniejszają się straty energii związane z odbiciami światła.

PERC to technologia ogniw fotowoltaicznych, która umożliwia uzyskanie wyższej wydajności i większej ilości energii elektrycznej z jednego ogniwa. W porównaniu do tradycyjnych ogniw, panele fotowoltaiczne PERC generują około 5-10% więcej energii. Dzięki temu, panele PERC są coraz bardziej popularne w zastosowaniach przemysłowych, a także w domach prywatnych.

Wadą technologii PERC jest jej wyższy koszt produkcji w porównaniu do tradycyjnych ogniw. Jednak, biorąc pod uwagę oszczędności energii elektrycznej, jakie można osiągnąć dzięki zastosowaniu paneli PERC, koszt ten zwraca się w krótkim czasie. Dodatkowo, panele fotowoltaiczne PERC są bardziej wytrzymałe i odporne na korozję, dzięki czemu mogą służyć przez wiele lat.

3. BIFACIAL

Moduły bifacjalne to innowacyjna technologia wykorzystywana w produkcji paneli fotowoltaicznych. Generują prąd z obu stron modułu, dzięki zastosowaniu dodatkowej warstwy półprzewodnika na tylnej stronie ogniwa fotowoltaicznego. W tradycyjnych panelach fotowoltaicznych zwykle tylne strony ogniwa są pokryte aluminiowym płaszczem, który działa jako odbijacz światła. W przypadku paneli bifacjalnych, ta powierzchnia jest zastąpiona przez specjalną warstwę półprzewodnika, która działa jak dodatkowy absorber światła i umożliwia przetwarzanie odbitego promieniowania słonecznego w energię elektryczną. Moduły bifacjalne mogą generować nawet do 30% dodatkowej produkcji energii elektrycznej.

Zastosowanie warstwy półprzewodnika na tylnej stronie ogniwa w panelach bifacjalnych umożliwia również wykorzystanie światła rozproszonego, co zwiększa ilość energii, jaką można wygenerować na danej powierzchni. W tradycyjnych panelach fotowoltaicznych, światło rozproszone nie jest wykorzystywane i przyczynia się tylko do utraty wydajności.

Ważnym aspektem związanym z panelami bifacjalnymi jest również fakt, że umożliwiają one uzyskanie energii elektrycznej z niebezpiecznych i trudno dostępnych miejsc. Panele bifacjalne mogą być stosowane w takich miejscach jak np. elektrownie słoneczne, gdzie panele mogą być ustawione na specjalnych konstrukcjach, tak aby umożliwić wykorzystanie energii słonecznej z obu stron.

Dodatkowo, panele bifacjalne są bardziej odporne na uszkodzenia mechaniczne, co przekłada się na ich wydłużoną żywotność. Panele te również charakteryzują się lepszą odpornością na warunki atmosferyczne, co czyni je bardziej trwałymi w stosunku do tradycyjnych paneli fotowoltaicznych.

Modułom bifacjalnym poświęciliśmy osobny artykuł

4. SWTC

Jedną z najbardziej innowacyjnych technologii wykonywania paneli fotowoltaicznych jest SWCT, czyli Solid Wire Contact Technology. Jest to technologia oparta na wykorzystaniu przewodzącej siatki drucianej, która pozwala na zwiększenie efektywności paneli i poprawę ich wydajności.

Tradycyjne panele fotowoltaiczne zbudowane są z warstw krzemowych, które są połączone ze sobą za pomocą cienkich drucików. Te druciki mają jednak ograniczoną przewodność i często prowadzą do strat energii. Dlatego też SWCT wykorzystuje siatkę drucianą zamiast pojedynczych drucików, co pozwala na zwiększenie przewodności i redukcję strat.

SWCT składa się z trzech głównych warstw: warstwy półprzewodnikowej, warstwy ochronnej i warstwy przewodzącej. Warstwa półprzewodnikowa jest odpowiedzialna za przetwarzanie energii słonecznej na energię elektryczną. Warstwa ochronna chroni panel przed czynnikami zewnętrznymi, takimi jak deszcz i wiatr. Warstwa przewodząca składa się z przewodzącej siatki drucianej, która umożliwia przepływ prądu z panelu.

SWCT ma wiele zalet w porównaniu do tradycyjnych paneli fotowoltaicznych. Po pierwsze, dzięki przewodzącej siatce drucianej, panele SWCT mają wyższą wydajność i mogą produkować więcej energii. Po drugie, technologia ta jest bardziej odporna na uszkodzenia, co oznacza, że ​​są moduły są bardziej niezawodne i mają dłuższą żywotność. Po trzecie, panele SWCT są łatwiejsze do instalacji i mogą być umieszczane pod różnymi kątami i w różnych orientacjach, co pozwala na lepsze wykorzystanie dostępnej przestrzeni.

Innymi korzyściami SWCT są również niższe koszty produkcji, ponieważ siatka druciana jest tańsza niż cienkie druciki, a także mniejszy wpływ na środowisko, ponieważ do produkcji paneli za pomocą technologii SWCT zużywane jest mniej materiałów.

5. FULL SCREEN

Innowacyjna technologia FULL SCREEN znana jest na rynku paneli fotowoltaicznych za pośrednictwem firmy DAH Solar, która wprowadziła zaawansowane technologicznie bezramkowe moduły jako pierwsza firma na świecie. Moduł wykonany w tej technologii ma idealnie gładką powierzchnię, która zmniejsza sedymentację zanieczyszczeń. Pozwala to na zwiększenie produkcji energii elektrycznej nawet o 15% w porównaniu do modułów .

Moduły FULL SCREEN idealnie sprawdzą się na dachach o małych kątach pochylenia, ponieważ obmywająca je woda deszczowa z wysoką skutecznością obmywa powierzchnię z zanieczyszczeń. Zastosowanie tej technologii powoduje, że panele charakteryzują się zwiększoną wytrzymałością na obciążenia mechaniczne. 

Innowacyjną technologię FULL SCREEN przedstawiono na poniższym filmie:

Podsumowanie:

W artykule omówiliśmy kilka ważnych technologii związanych z modułami fotowoltaicznymi. Każda z tych technologii ma swoje zalety, takie jak minimalizacja strat energii, zwiększenie wytrzymałości, elastyczność zastosowań i wiele innych. Dzięki tym rozwiązaniom producenci paneli fotowoltaicznych są w stanie dostarczać moduły, które mogą być stosowane w różnych miejscach, takich jak elektrownie słoneczne oraz budynki mieszkalne i komercyjne.

Wnioski wynikające z tego artykułu są następujące – technologie modułów fotowoltaicznych takie jak Shingled, PERC, Bifacial, SWTC i Full Screen mają duży potencjał do zwiększenia efektywności produkcji energii z energii słonecznej, co stanowi ważny krok w kierunku zrównoważonego rozwoju i ochrony środowiska.