Rodzaje paneli fotowoltaicznych

Panele fotowoltaiczne występują w wielu różnych odmianach i można je dzielić na wiele różnych sposobów. Żaden podział nie jest wyczerpujący ani ostateczny. Jednak celem artykułu nie jest kompleksowo omówić wszystkie rodzaje paneli fotowoltaicznych obecne na świecie, a zapoznać czytelnika z opcjami występującymi na rynku polskim.

Podobnie jest z samochodami. Można je dzielić ze względu na nadwozie, przeznaczenie, miejsce produkcji, paliwo itp. itd. by ostatecznie otrzymać japońskiego SUVa z silnikiem diesla. Jednak przed zakupem nie musisz zapoznać się ze wszystkimi odmianami samochodów - jedynie z tymi, które są na rynku!

Omówmy zatem najważniejsze rodzaje paneli fotowoltaicznych!

Przegląd technik wykonania ogniw fotowoltaicznych

Zacznijmy od ogólnego przeglądu technik wykonania paneli fotowoltaicznych. Gdy boom na fotowoltaikę w Polsce się zaczynał, najpopularniejsze były panele polikrystaliczne. Potem zaczęły pojawiać się moduły monokrystaliczne. Dzisiaj najbardziej popularne są ogniwa PERC, sprzedawane w modułach half-cut oraz shingled. Widzimy też, że technologia TOPCon zdobywa uznanie w Chinach, stąd zapewne za parę lat większość ofery na fotowoltaikę to będą właśnie moduł tego typu.

Oprócz technik popularnych są też takie, które nigdy nie zdobyły szerokiego rozgłosu - albo przez swoją cenę, albo przez swoje niedociągnięcia. Poniższa tabelka zawiera skrót tych informacji.

Przegląd technik wykonania paneli PV
Najpopularniejsze w przeszłości	Najpopularniejsze obecnie	Najpopularniejsze w przyszłości
Moduły polikrystaliczne, całe ogniwa PERC	PERC w wersji half-cut lub shingled	TOPCon
Rozwiązania premium, świetne i obecne na rynku od dawna, ale drogie: HJT, IBC
Rozwiązania niszowe, rzadko spotykane na rynku polskim: MWT, CIGS, CdTe, amorficzne Nie będziemy ich omawiać w tym artykule

Zdecydowana większość rynku to ogniwa monokrystaliczne. Te występują w kilku typach i podtypach:

Rodzina	Typ	Najważniejsze podtypy
Monokrystaliczne	P-type	PERC
	N-type	IBC TOPCon

Co oznaczają te skróty? Omówmy je po kolei!

P-type i PERC

Ogniwa typu P (ang. P-type) to obecnie najpopularniejsze ogniwa fotowoltaiczne. Cechują się tym, że pobudzone światłem elektrony podróżują od wierzchu ogniwa, przez przewody i inwerter, do spodu ogniwa. Ta “podróż” to przepływ elektronów, czyli inaczej prąd.

PERC odnosi się do ogniw monokrystalicznych typu p, w których zastosowano dodatkową technologię pasywacji spodniej części ogniwa fotowoltaicznego, z angielskiego Passivated Emitter and Rear Cell. Umożliwia to odbicie promieniowania słonecznego od aluminiowej warstwy na spodzie panelu i uzyskanie odrobinę wyższej wydajności. Moduły fotowoltaiczne typu PERC to obecnie najbardziej popularne moduły na rynku.

W skrócie:

• Najbardziej popularne moduły
• Dobra sprawność w warunkach testowych i rzeczywistych
• Zwykle 25 lat gwarancji mocy

N-type, IBC i TOPCon

Ogniwa N-type to przeciwieństwo wspomnianych ogniw typu P. W ogniwach typu N elektrony przepływają od spodu ogniwa do jego wierzchu. Jakie to ma znaczenie? Otóż ogniwa typu N są bardziej wydajne i lepiej radzą sobie z temperaturą.

Ogniwa typu n występują w kilku podtypach, z których najważniejsze to:

• IBC (Interdigitated Back Contact)
• TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact)

Z wyglądu różnica jest taka, że ogniwa IBC mają wszystkie przewody z tyłu ogniwa, stąd są idealnie czarne.

Panele N-type IBC

Jeśli jednak chodzi o kwestie praktyczne, TOPCon są lepsze od IBC pod dwoma względami, są tańsze oraz mają lepszą dwustronność, to jest działają wydajniej jako moduły bifacialne. Typowe wartości przedstawia poniższa tabelka:

	P-Type PERC	N-type IBC	N-type TOPCon
Max sprawność ogniwa w warunkach STC	22,8%	24%	24%
Temperaturowy współczynnik mocy	-0,37%/°C	-0,27%/°C	-0,34%/°C
Typowy współczynnik dwustronności (bifaciality coefficient)	70%	70%	80%
Typowa cena	Tanie	Drogie	Średnia cena

Dodatkowo ogniwa typu n są wzbogacane fosforem, a nie boronem. Co to zmienia? Otóż zapewnia to dłuższą żywotność i mniejszą stratę mocy po pierwszym roku użytkowania. Typowe ogniwa PERC tracą po pierwszym roku nawet 3% mocy, a ogniwa typu n - ok. 1%.

Panele TOPCon

Panele fotowoltaicze TOPCon mogą być nawet o 40 W mocniejsze od ogniw PERC tej samej wielkości i mówimy tutaj zarówno o wynikach laboratoryjnych, jak i o odczytach w warunkach rzeczywistych. Z upływem lat różnica w mocy będzie się tylko powiększać!

W skrócie:

• Nowa jakość!
• Lepsze wyniki w środowisku testowym oraz rzeczywistym
• Niższy spadek mocy w pierwszym roku
• Zwykle 30 lat gwarancji mocy
• TOPCony działają lepiej w trybie bifacial
• Produkowane przez SunPower, Jolywood, Jinko,

HJT

Ogniwa HJT to klasyczne ogniwa monokrystaliczne “opakowane” z obu stron bardzo cienkimi płytkami z krzemu amorficznego. Krzem amorficzny ma to do siebie, że niemal nie traci mocy wraz ze wzrostem temperatury, sam z siebie jednak ma bardzo niską sprawność. Ale już “kanapka” z krzemu krystalicznego i amorficznego pozwala na połączenie najlepszych cech z obu światów - wysokiej sprawności bez względu na temperaturę.

W skrócie:

• Wyższa wydajność w warunkach rzeczywistych dzięki niskiej utracie mocy wraz ze wzrostem temperatury
• Produkowane przez REC, Meyer Burger

Panele fotowoltaiczne half-cut

Okazuje się, że przecięte na pół ogniwa fotowoltaiczne mają niższą rezystancję, zatem moduły typu half-cut (z ang. cięte na pół) osiągają wyższą moc.

Dodatkowo połówki układane są w dwa bloki, połączone w taki sposób, że są częściowo od siebie niezależne. Ma to znaczenie, bo gdy dolna połowa paneli jest zacieniona, na przykład przez rząd modułów znajdujący się z przodu, górna połowa działa z pełną mocą.

Obecnie to na tyle standard w branży, że moduły z całymi ogniwami można uznać za przestarzałe.

Panele half-cut

W skrócie:

• Standard w branży
• Produkowane przez REC, Meyer Burger

Panele fotowoltaiczne shingled

Panele fotowoltaiczne typu shingled (po polsku “typu gont” lub “z ogniwami na zakładkę”) mają ogniwa cięte lasorowo na mniejsze części i układane obok siebie tak, że lekko na siebie zachodzą. Połączenie pomiędzy ogniwami wykonywane jest za pomocą kleju przewodzącego prąd.

Dzięki temu ogniwa nie są zasłaniane przez busbary, co daje wyższą sprawność. Z drugiej strony wymaga to zużycia nieco większej ilości krzemu, co nieco podnosi koszty. W ostatecznym rozliczeniu ma to sens, a panele shingled popularnością ustępują jedynie modułom half-cut.

Panele shingled

W skrócie:

• Moduły jakościowe
• Nieco wyższa sprawność
• Nieco wyższa cena
• Produkowane przez Hyundai, Tongwei,

Szkło-szkło vs szkło-folia

Ogniwa fotowoltaiczne są kruche i trzeba je chronić przed uderzeniami. Z kolei przewody mogą rdzewieć i też trzeba je chronić przed powietrzem.

Zazwyczaj rolę tę spełnia grube szkło z przodu modułu oraz folia backsheet z tyłu. To rozwiązanie sprawdza się świetnie, ale istnieje jeszcze lepsza opcja!

Otóż istnieją tzw. panele szkło-szkło, w których ogniwa są chronione hartowanym szkłem zarówno z przodu, jak i z tyłu. Dzięki temu są niemal niewrażliwe na mikropęknięcia.

Jak to działa? Otóż szkło znajdujące się za ogniwem przytrzymuje je w taki sposób, że ogniwo zachowuje strukturalną jedność, nawet pod dużymi obciążeniami. Przedstawia to poniższa grafika.

Fakt ten w połączeniu z większą odpornością szkła na czynniki chemiczne sprawia, że moduł szkło-szkło mają teoretycznie dłuższą żywotność, a ich gwarancja mocy wynosi z zasady 30 lat.

W skrócie:

• Niewrażliwe na mikropęknięcia ogniw
• Dłuższa żywotność
• Zwykle 30 lat gwarancji mocy

Dwustronne panele fotowoltaiczne (bifacial)

Panele bifacial są zdolne do generowania prądu przy napromieniowaniu ogniwa nie tylko od wierzchu, ale też od spodu. Ale jak promienie słoneczne docierają do dolnej warstwy ogniw? Otóż odbijają się od podłoża! Dlatego panele bifacialne produkują więcej mocy niż jednostronne, ale dokładna wartość zależy tu od albedo podłoża, czyli tego, jak dobrze dany materiał odbija światło. Innym ważnym czynnikiem jest wysokość montażu modułów. Im wyżej, tym światło łatwiej tam dociera!

Różne rodzaje ogniw różnie radzą sobie jako ogniwa dwustronne. Skrót informacji zawiera poniższa tabelka:

Ogniwo	Typowy współczynnik dwustronności
PERC	70%
IBC	70%
TOPCon	80%
HJT	90%

Moduły bifacial są też często modułami szkło-szkło, ale nie ma tu zasady. Niektóre marki stosują po prostu przeźroczystą folię backsheet.

W skrócie:

• Wyższe rzeczywiste uzyski
• Należy odpowiednio dobrać podłoże oraz wysokość instalacji.