Zastanawiając się nad założeniem instalacji fotowoltaicznej we własnym domu, musimy podjąć decyzję o wyborze konkretnego rodzaju zastosowanego ogniwa solarnego. Choć możemy skorzystać z wiedzy i doświadczenia projektantów i monterów takich instalacji, to warto wiedzieć, czym się od siebie różnią poszczególne rodzaje ogniw fotowoltaicznych.
Rodzaje ogniw fotowoltaicznych – pierwsza i druga generacja
Podstawowym kryterium podziału są generacje ogniw fotowoltaicznych. Co do zasady wyróżniamy ich dwie, natomiast wewnątrz każdej podgrupy istnieją dodatkowe podziały, które warto znać. Pierwsza generacja to ogniwa solarne oparte w swojej budowie o krzem – jeden z najlepiej znanych nam pierwiastków, którego zastosowanie jest bardzo szerokie. Konstrukcja tego rodzaju ogniw fotowoltaicznych opiera się o tzw. złącza P-N, czyli połączednia półprzewodników o różnych typach przewodnictwa. W ramach pierwszej generacji rozróżniamy dwie podgrupy:
- ogniwa monokrystaliczne,
- ogniwa polikrystaliczne.
Druga generacja, czyli technologia cienkowarstwowe panele słoneczne
W drugiej generacji znajdziemy takie rodzaje ogniw fotowoltaicznych jak:
- panele fotowoltaiczne CIGS,
- panele fotowoltaiczne amorficzne,
- ogniwa CdTe,
- barwnikowe ogniwa słoneczne.
Pojawia się tu wiele obco brzmiących nazw. Musimy wiedzieć jedynie, że w ich budowie wykorzystywany jest zwykle inny pierwiastek niż krzem – np. arsenek galu lub dwuselenek indowo-miedziowy. Dzięki temu osiągają lepszą wydajność, choć są dużo droższe.
Ogniwa mono- czy polikrystaliczne?
Ogniwa te różnią się od siebie również procesem produkcji. Monokrystaliczne powstają z tylko jednego, rozciągniętego kryształu. Ich cechą charakterystyczną jest kształt przypominający lekko okrojony na brzegach owal. Najczęściej są koloru czarnego. Do wytworzenia ogniw polikrystalicznych używa się natomiast bloku krzemowego o wielu kryształach. W fazie produkcji tniemy goJe na kwadratowe płytki. Możemy również zauważyć charakterystyczne mienienie się takich ogniw, a po dokładnym przyjrzeniu się, dostrzeżemy poszczególne kryształki.
Wady i zalety rodzajów ogniw fotowoltaicznych pierwszej generacji
Ogniwa fotowoltaiczne monokrystaliczne mają także wyższą sprawność, która sięga nawet 46% w warunkach laboratoryjnych. W zastosowaniu masowym sięga ona 20%. To obecnie najbardziej wydajny rodzaj, którego produkcja jest droższa z powodu skomplikowanego procesu produkcji i konieczności odpowiedniego przycinania monolitu, by mógł być użyty w module.
Z drugiej strony mamy ogniwa polikrystaliczne, które są o tańsze, a tym samym rozpowszechnione na większą skalę. W warunkach laboratoryjnych osiągają sprawność 17%, a w zastosowaniu użytkowym jedynie 16%. Charakteryzują się jednak niższym spadkiem mocy przy wzroście temperatury.
Ogniwa fotowoltaiczne drugiej generacji
Najpopularniejszym rodzajem ogniw fotowoltaicznych drugiej generacji są panele fotowoltaiczne amorficzne. Ich nazwa wzięła się z rodzaju krzemu, który jest wykorzystywany do produkcji – jest on niewykrystalizowany. Charakteryzuje się najniższą sprawnością, mieszczącą się w przedziale 6-8%, ale równocześnie instalacja, która go wykorzystuje, jest najtańsza. Tego typu krzem najczęściej wykorzystujemy w:
- fasadach budynków,
- ślusarce okiennej,
- świetlikach,
- przegrodach wewnętrznych budynku.
Panele fotowoltaiczne CIGS
CIGS to cienkowarstwowe ogniwa fotowoltaiczne, które powstały z pierwiastków:
- miedzi,
- indu,
- galu,
- selenu.
Dzięki temu osiągają sprawność, która sięga nawet 14%. Z drugiej strony są niezwykle drogie i dlatego z instalacji opartych o te ogniwa korzystają najczęściej budynki korporacyjne. Duży wpływ na ich rozpowszechnienie w Polsce miała Vi Technology. Innowacyjne technologie solarne zaczęły być powoli rozwijane od 2011 roku.
Ogniwa CdTe
Ten rodzaj ogniw fotowoltaicznych powstał z tellurku kadmu, którego wydobycie jest jeszcze mniejsze niż wymienione wcześniej pierwiastki występujące w ogniwach CIGS. Ich sprawność sięga 12%. Moduł ogniwa słonecznego w tej technologii jest w kolorze czerwieni. Dla tego typu paneli fotowoltaicznych cienkowarstwowych cena narzucona przez producentów jest niezwykle wysoka.
Barwnikowe ogniwa słoneczne
Innym rodzajem paneli fotowoltaicznych cienkowarstwowych są barwnikowe ogniwa słoneczne, są one nowatorskim rozwiązaniem na rynku ekologicznego pozyskiwania energii. Ich sposób działania przypomina fotosyntezę – światło pobudza znajdujący się w nich barwnik, który bierze aktywny udział w przetwarzaniu promieniowania na energię.
Dowiedz się więcej: Nowinki – barwnikowe ogniwa słoneczne
Ogniwa fotowoltaiczne trzeciej generacji
Poszczególne rodzaje ogniw fotowoltaicznych nie kończą się na drugiej generacji. Wyróżniamy również trzecią, w której jednak ciężko jest wyróżnić dokładne technologie, które zostały zastosowane. Przede wszystkim chodzi o nieszkodliwość i łatwą dostępność materiałów, z których moduły są wykonywane. Do tej grupy należą chociażby wszystkie drukowane ogniwa słoneczne, które są:
- lekkie,
- giętkie,
- elastyczne,
- tanie w produkcji,
- ogólnodostępne.
Z drugiej strony jednak wykazują się o wiele niższą sprawnością, przez co potrzeba ich więcej dla uzyskania tego samego efektu. Czasami barwnikowe ogniwa słoneczne, które zostały omówione nieco wyżej, są zaliczane do tej generacji. Wszystko zależy od materiału i sposobu produkcji.
Jakie ogniwa wybrać?
Najpopularniejsze na rynku są obecnie w dalszym ciągu ogniwa fotowoltaiczne pierwszej generacji – mono- i polikrystaliczne z niewielką przewagą tych drugich. Przede wszystkim cechują się prostotą w projektowaniu instalacji i montażu. I choć panele fotowoltaiczne CIGS również są stosunkowo atrakcyjne cenowo, to zawsze musimy brać pod uwagę stosunek wydajności do ceny.
Mamy również niezbyt dobrą wiadomość dla osób, które kierują się przede wszystkim zmysłem estetycznym. Choć możliwe jest dowolne zabarwienie poprzez zmianę folii pokrywającej ogniwo, to dość drastycznie spada wtedy jego wydajność.
Nie wszystkie rodzaje ogniw fotowoltaicznych sprawdzą się w każdym – lub na każdym – budynku. Dokonany wybór będzie miał spore konsekwencje w wydajności całej instalacji, jej cenie oraz zajmowanej powierzchni. Jeśli nie czujemy się na siłach, by samodzielnie wybrać odpowiedni dla nas gatunek ogniw, skorzystajmy z profesjonalnej pomocy projektanta tego typu systemów.
