Ogniwa fotowoltaiczne monokrystaliczne i panele polikrystaliczne

Wytwarzanie ogniw fotowoltaicznych

Zarówno monokrystaliczne jak i polikrystaliczne moduły słoneczne powstają z krystalicznego krzemu. Topienie krzemu następuje w temperaturze 1500°C, a następnie schłodzony blok jest cięty na cienkie plastry. W kolejnym kroku powierzchnia ogniwa słonecznego jest modyfikowana tak, aby uzyskać jak najlepszy efekt fotowoltaiczny. Nakładana jest powłoka ochronna oraz montowane przewody elektryczne. Im mniej kryształów jest w ogniwie, tym więcej prądu powstaje. Jak można się domyślić, w optymalnym przypadku ogniwo tworzy jeden kryształ.

Monokrystaliczny – to składający się pojedynczego kryształu. Zgodnie z nazwą ogniwo słoneczne jest jednym dużym kryształem, w którym elektrony poruszają się swobodnie. Bardziej złożona jest natomiast produkcja takiej formy krzemu. W tyglu w roztopionej masie krzemowej umieszcza się zarodek kryształu, z którego powstaje duży monokryształ w formie walca.

Tnąc cylindryczny monokryształ na plastry uzyskuje się okrągłe ogniwa, które ułożone koło siebie pozostawiają dużo pustych przestrzeni. Z tego względu przycina się koła do formy zbliżonej do kwadratu. To dlatego właśnie panel monokrystaliczny ma widoczne charakterystyczne jasne punkty styków ogniw na czarnej powierzchni kryształów. Początkowo panel fotowoltaiczny z monokryształu wymagał dużej ilości materiału. Dzięki nowoczesnym piłom zmniejszono zużycie krzemu z prawie 5 gramów na wat mocy, do poniżej 4 gramów.

Wady i zalety paneli monokrystalicznych

Fotowoltaika jako energetyka odnawialna opiera się dzisiaj w 90% na modułach płytkowych, czyli polikrystalicznych i monokrystalicznych. Z czasem na pewno będzie rosło znaczenie ogniw II generacji, tak zwanych cienkowarstwowych. Takie ogniwo różni się od klasycznych bardzo cienką warstwą półprzewodnika (od 1 do 80 µm) nakładaną specjalną techniką. Moduły cienkowarstwowe mają na razie około pięcioprocentowy udział na rynku.

Monokrystaliczne moduły fotowoltaiczne ustępują jeszcze polikrystalicznym pod względem popularności, ale pod wieloma względami są od nich lepsze, a cena nie różni się już tak zdecydowanie. Dla przykładu panel monokrystaliczny o mocy 320 W kosztuje ok. 1200 zł, podczas gdy cena panelu polikrystalicznego o mocy 280 W wynosi ok. 1000 zł.

Istnieją oczywiście powody, aby planować zastosowanie modułów cienkowarstwowych albo polikrystalicznych. Wydaje się jednak, że najlepiej jest postawić na panele monokrystaliczne. Przekonują większą sprawnością i mogą przy tej samej powierzchni dachu wytwarzać kilkanaście procent energii elektrycznej więcej. Taka sama instalacja wcześniej się zamortyzuje i zacznie przynosić czysty zysk. Ceny instalacji fotowoltaicznych obniżyły się w ostatnich latach, a w dodatku wprowadzono system dopłat, co sprawia, że wybór tańszych i słabszych paneli nie ma sensu. Sprawdź także ten artykuł o rodzajach modułów fotowoltaicznych.

Różnice między panelami monokrystalicznymi i polikrystalicznymi

Wygląd i kolor ogniw fotowoltaicznych

Ogniwa składające się z kilku kryształów są wycinane z bryły kwarcu i mają kształt kwadratu. Złożone w panel tworzą jednolitą powierzchnię. Ich kolor jest ciemnoniebieski. Rozpoznawalne są granice pojedynczych kryształów.

Jeden rozrośnięty kryształ krzemu przybiera w warunkach produkcji formę walca. Aby ułatwić składanie ogniw w prostokątne moduły, okrągłe plastry przycina się do formy kwadratu z pozostawieniem małych zaokrągleń na rogach. Te właśnie zaokrąglenia tworzą jasne punkty, widoczne na czarnym tle paneli monokrystalicznych.

Dostępne są panele monokrystaliczne z czarną podbitką. W ten sposób cała powierzchnia pozostaje jednolicie czarna bez jaśniejszych kropek. Całkowicie czarny panel nie różni się pod względem wydajności od klasycznego, posiada jednak bardziej estetyczny wygląd, co wpływa na jego wybór.

Promocyjne ceny na panele fotowoltaiczne i pompy ciepła


Wydajność ogniw fotowoltaicznych

Ideałem byłoby przetwarzanie na energię elektryczną 100% energii promieniowania słonecznego, które trafia na ogniwo. Fotony padające na półprzewodnik powodują ruch elektronów, a w rezultacie prąd elektryczny, ale wydajność jest daleka od doskonałości. Na wydajność ogniwa fotowoltaicznego wpływa czystość kryształów i ich wielkość, ponieważ granice kryształów ograniczają swobodę ruchu elektronów.

Panele monokrystaliczne na dachu domu jednorodzinnego, a także informacje o ich działaniu, opinie użytkowników, opis oraz ceny i koszt instalacji
Panele monokrystaliczne krok po kroku, czyli opis, działanie, ceny, koszt instalacji i opinie użytkowników

Wydajność paneli polikrystalicznych wynosi ok. 15%, przy czym udaje się niektórym firmom, na razie doświadczalnie, osiągać nawet 19%. Ogniwa monokrystaliczne nie posiadają kłopotliwych granic kryształów i pozwalają na wydajność rzędu 20%. Wysokowydajne panele są w stanie przetworzyć 23% energii solarnej, a górna granica wynosi dzisiaj prawie 26%.

Panele fotowoltaiczne zmniejszają wydajność wraz ze wzrostem temperatury. Ogniwa monokrystaliczne wykazują mniejszy spadek wydajności liczony na stopień Celsjusza. Okazuje się, że w słoneczne mroźne dni produkcja energii jest znacznie bardziej efektywna, niż podczas letnich upałów. Naturalnym czynnikiem wpływającym korzystnie na wydajność jest wiatr, który chłodzi krzemowe ogniwa.

Panele monokrystaliczne czy polikrystaliczne? Oto jest pytanie

Większość producentów modułów ma w swojej ofercie prawie wyłącznie moduły monokrystaliczne. Monokrystaliczny panel fotowoltaiczny coraz częściej jest montowany na dachach domów jednorodzinnych. Dlaczego warto wybrać tę nowszą wersję słonecznego ogniwa?

Ze względu na większą wydajność, moduły monokrystaliczne wymagają mniejszej powierzchni do wytworzenia takiej samej ilości energii elektrycznej niż polikrystaliczne. Jeśli inwestor dysponuje ograniczoną powierzchnią, lepsze będą panele monokrystaliczne. Mimo wyższej ceny inwestycji, każda dodatkowa kilowatogodzina energii zwiększa własne zużycie, co pozwala obniżyć koszty energii elektrycznej pobieranej z sieci. W przypadku dostępności powierzchni, sprawdzą się również nieco mniej wydajne, ale tańsze panele polikrystaliczne. Ponadto warto także sprawdzić cennik paneli fotowoltaicznych oraz koszty ich montażu, co także może być pomoce podczas wyboru.

Czy ten artykuł był dla Ciebie pomocny?
Oceń
Dla 92,2% czytelników artykuł okazał się być pomocny