Rodzaje paneli fotowoltaicznych – parametry, różnice, ceny

Stojąc przed kwestią założenia instalacji fotowoltaicznej, trzeba podjąć między innymi decyzję o rodzaju paneli fotowoltaicznych, które mają być w niej wykorzystane. Okazuje się, że różnice pomiędzy poszczególnymi rodzajami paneli słonecznych mogą być znaczne – dotyczyć zarówno parametrów technicznych, jak i sposobu montażu oraz samej ceny. Można zdać się w tej kwestii na wiedzę doświadczonego instalatora, ale warto mieć również swoje własne rozeznanie dotyczące dostępnych na rynku najlepszych rodzai paneli fotowoltaicznych.

Rodzaje ogniw fotowoltaicznych

Najbardziej ogólny podział obejmuje przynależność paneli fotowoltaicznych do pierwszej lub drugiej generacji (pierwszego lub drugiego typu). Istniejące panele trzeciej generacji nie mają znaczącego udziału w rynku ze względu na ich wysoką cenę i niską wydajność. Różnice pomiędzy poszczególnymi rodzajami paneli fotowoltaicznych są znaczne, co w konsekwencji przekłada się na sprawność i wydajność całej instalacji oraz ilość energii elektrycznej produkowanej przez panele. Jakie zatem powinny być dobre panele fotowoltaiczne?

Panele fotowoltaiczne I generacji – panele monokrystaliczne i ogniwa polikrystaliczne

Wszystkie rodzaje paneli fotowoltaicznych należących do tej grupy oparte są o wykorzystanie kryształów krzemu. Ich konstrukcja posiada złącze p-n, czyli połączenie warstw o różnym stopniu przewodnictwa. Wśród paneli pierwszej generacji rozróżniamy panele monokrystaliczne i panele polikrystaliczne.

Panele monokrystaliczne

Wykonane z pojedynczych kryształów krzemu, charakteryzujące się uporządkowaną strukturą i jednolitą czarną barwą. Zaliczane są do najlepszego rodzaju paneli fotowoltaicznych ze względu na wysoką sprawność* w granicach 15-19%. Konieczność odpowiedniego przycinania kryształu wpływa jednak na ich wyższą cenę. Moduły fotowoltaiczne oparte na ogniwach monokrystalicznych wyparły dziś pozostałe typy ogniw w typowych zastosowaniach komercyjnych. W tej chwili rozwój komercyjnej fotowoltaiki następuje przez wprowadzanie nowych technologii do tego typu ogniw. Ostatnio popularne stały się moduły N-Type, gdzie stosuje się domieszki fosforu (zamiast boru), dzięki czemu ogniwa charakteryzują się wyższą sprawnością, lepszą odpornością na degradację świetlną (LID), dłuższą żywotnością oraz lepszą wydajnością w trudnych warunkach środowiskowych, takich jak wysokie temperatury czy niskie nasłonecznienie.

Panele polikrystaliczne

Do ich produkcji używane są bloki krzemowe zbudowane z wielu kryształów. Pocięte na kwadratowe płytki tworzą panel o niebieskiej, mieniącej się barwie. Ich sprawność jest również niższa niż paneli monokrystalicznych – zawiera się w przedziale 14-18%, co wpływa na to, że wymagają większej powierzchni instalacyjnej do wygenerowania takiej samej ilości energii co panele monokrystaliczne. Pewną zaletą paneli polikrystalicznych są mniejsze spadki wydajności wraz ze wzrostem temperatury oraz niższa cena produkcji.

*Sprawność paneli fotowoltaicznych to procent światła słonecznego padającego na 1 m2 powierzchni paneli słonecznych, które w wyniku procesów zachodzących w ogniwie zostaje zamienione na stałą energię elektryczną. Sprawdź, jak działa fotowoltaika – zasada działania instalacji fotowoltaicznej

Panele fotowoltaiczne II generacji – panele cienkowarstwowe

Budowa tego rodzaju paneli fotowoltaicznych opiera się na wykorzystaniu również innych pierwiastków niż krzem: miedzi, indu, galu czy selenu. Mają ogólnie niższą sprawność w porównaniu z panelami krzemowymi. W warunkach laboratoryjnych jest to (dla większości rodzajów paneli fotowoltaicznych znajdujących się w tej grupie) około 13%, a w codziennym użytkowaniu jedynie jakieś 10%. Panele te cechuje natomiast długa żywotność, a niektóre z nich wyróżniają się także niskimi kosztami produkcji. Mamy tu kilka rodzajów ogniw fotowoltaicznych:

Panele amorficzne

Ogniwa wykonane z wykorzystaniem krzemu amorficznego, który nie posiada krystalicznej struktury. Krzem nie występuje tu w postaci plastrów, a jedynie jest nanoszony cienką warstwą na inny materiał, na przykład na szkło. Ogniwa amorficzne takie mają najniższą sprawność (około 10%) zarówno w porównaniu do rodzajów paneli fotowoltaicznych, w których wykorzystywany jest krzem, jak również wśród paneli cienkowarstwowych. Panele z krzemu amorficznego stosowane są często w urządzeniach codziennego użytku – między innymi w kalkulatorach.

CIGS, CIS

Rodzaj paneli fotowoltaicznych osiągających dobrą sprawność (14%) w tej grupie produktów, porównywalną z ogniwami monokrystalicznymi. Ich produkcja jest jednak dość kosztowna (wykonane są z selenku indowo-miedziowego), więc stosowane są zazwyczaj w na elewacjach budynków korporacyjnych i do użyteczności publicznej.

Ogniwa CdTe

Swoją charakterystyczną czerwoną barwę zawdzięczają tellurkowi kadmu, którego pozyskanie również wpływa na bardzo wysoką cenę paneli. Wydajność rzędu 12%. Ogniwa te są elastyczne, często wykorzystywane do przyklejania na różne powierzchnie.

Ogniwa GaAs

Technologia wykorzystująca w produkcji ogniw arsenek galu. Posiadają bardzo wysoką wydajność oraz odporność na uszkodzenia mechaniczne, wysokie temperatury i silne nasłonecznienie. Bardzo drogie w produkcji, stosowane głównie do budowy statków kosmicznych oraz dużych instalacji pracujących w nietypowych warunkach. 

Panele fotowoltaiczne III generacji – ogniwa barwnikowe

Do trzeciego rodzaju paneli fotowoltaicznych należą ogniwa barwnikowe zbudowane na bazie polimerów, pozbawione złącza p-n. Ich działanie opiera się na zjawisku fotosyntezy. Składają się z komórek zawierających syntetyczny barwnik (przypominający budową chlorofil). Ogniwa te posiadają niski stopień wrażliwości na zacienienia, więc mogą zostać użyte w miejscach, w których występują warunki słabszego nasłonecznienia. Niestety cechuje je również niska wydajność, bo mniej więcej 8%, połączona z wysoką ceną produkcji (do wytworzenia tych paneli słonecznych używana jest platyna). W porównaniu z ogniwami fotowoltaicznymi I i II grupy cechuje je również znacznie krótsza żywotność. Kombinacja tych cech sprawia, że są one praktycznie niedostępne na polskim rynku.

Jaki rodzaj paneli fotowoltaicznych wybrać?

Jeszcze kilka lat temu na rynku dominowały panele polikrystaliczne, jednak obecnie panele monokrystaliczne w zastosowaniach komercyjnych wyparły pozostałe typy modułów.

Aktualny raport Rynek Fotowoltaiki w Polsce 2024 opublikowany przez Instytut Energetyki Odnawialnej wskazuje, że w przypadku paneli fotowoltaicznych monokrystalicznych udział w polskim rynku w 2023 roku wynosił 100%, a paneli polikrystalicznych – 0%, z wyjątkiem sytuacji na farmach PV, gdzie sporadycznie wykorzystywano zapasy magazynowe starszych paneli fotowoltaicznych polikrystalicznych.

Przemawia za nimi wydajność, odporność na uszkodzenia mechaniczne, dostępność i prostota montażu. Pod względem wydajności mogą się z nimi równać panele cienkowarstwowe CIGS, jednak decydując się na konkretny rodzaj ogniw fotowoltaicznych, warto mieć na uwadze jak najlepszy stosunek jakości do ceny. Oprócz sprawności tego elementu instalacji znaczenie ma również jego żywotność.

Kwestię wyboru paneli rozsądnie jest pozostawić specjalistom z branży fotowoltaicznej, którzy ocenią indywidualną sytuację, możliwości montażu, ilość dostępnego miejsca, nasłonecznienie i wiele innych parametrów mogących mieć wpływ na końcową wydajność całej instalacji. Zatem jeśli rozważasz montaż fotowoltaiki – skontaktuj się z nami. Dobierzemy rodzaj instalacji optymalny do warunków i Twojego zapotrzebowania na prąd.