Rynek modułów fotowoltaicznych bardzo długo pozostawał zdominowany przez technologię bazującą na ogniwach słonecznych połączonych ze sobą busbarami, czyli złączami biegnącymi pionowo przez ogniwa, których celem jest zebranie wyprodukowanej energii.
Jednak ostatnia dekada badań naukowych i technicznych zaowocowała szybkim rozwojem i dywersyfikacją technologii połączeń pomiędzy ogniwami. Rosła nie tylko liczba stosowanych w panelach busbarów. Pojawiły się również nowe koncepcje połączeń międzysystemowych, które trafiły do masowej produkcji.
Shingled - nowa odsłona technologii PV
Jedną z nowinek jest technologia Shingled, która, i to może budzić zaskoczenie, tak naprawdę nie jest do końca nowością. Dlaczego? Taki sposób łączenia ogniw używano już wcześniej do zastosowań kosmicznych. Obecnie nastąpił swego rodzaju powrót do tej technologii, która oczywiście została stosownie zmodernizowana zgodnie z dzisiejszym stanem wiedzy technicznej. Powodem, dla którego ponownie zainteresowano się Shingled są rosnące potrzeby w zakresie wydajności pracy modułów fotowoltaicznych. Technologia Shingled pozwala bowiem osiągnąć większą gęstość mocy przy niższych lub zbliżonych kosztach w porównaniu do tradycyjnych modułów. A to jeszcze nie wszystkie zalety. Inne obiecujące korzyści to m.in. zmniejszenie powierzchni nieaktywnych modułów, lepsza estetyka i mniejsze straty rezystancyjne. Forma gontu – specyficzny sposób klejenia to również gwarancja ponad przeciętnej wytrzymałości mechanicznej panelu PV, co zostało bezpośrednio udowodnione w testach. Taka specyficzna forma ułożenia ogniw sprzyja także większej elastyczności paneli, a co za tym idzie większym możliwościom ich dopasowania do nietypowych form architektonicznych.
Nowoczesna technologia, innowacyjna konstrukcja gontowa
Ogniwa są na siebie nakładane na tzw. zakładkę, podobnie jak klasyczny gont. Połączone są tylko niewielkie powierzchnie ich brzegów. Ogniwa tnie się laserowo na 5-6 długich pasków najczęściej do 2 metrów długości, a następnie układa się je warstwowo klejąc specjalnie do tego przeznaczonym klejem, który przewodzi prąd elektryczny. Przy takiej konstrukcji jedynie pojedynczy szynowód zostaje ukryty pod złączeniami, co jeszcze bardziej minimalizuje ryzyko powstania jakiegokolwiek zacienienia. Takie połączenie skutkuje nie tylko większą powierzchnią roboczą paneli, która jest oświetlana. Ogniwa są tutaj połączone ze sobą w schemacie równoległym, a to oznacza, że każde z nich pracuje niezależnie, pracuje dłużej, osiągana jest wyższa wydajność. Bardzo dobrze jest to zauważalne w godzinach porannych i wieczornych. Moduły gontowe potrafią osiągać wtedy nawet 87% swojej produkcji. To olbrzymia różnica w porównaniu do tradycyjnych modułów, które we wspomnianych okresach doby już przeważnie nie pracują.
Mniejsze straty omowe
Równoległe połączenie ogniw i ich mała powierzchnia styku skutkują niższą rezystencją, czyli oporem omowym. Opór elektryczny odzwierciedla to, jak bardzo dany przewodnik „spowalnia” przepływ prądu elektrycznego. Przy konstrukcji gontowej ogniw i ich równoległym ułożeniu względem siebie opóźnienie przepływu prądu jest minimalne. Dużo mniejsze nawet w stosunku do tradycyjnych paneli.
Niższa temperatura pracy modułu
Mniejszy opór elektryczny to również niższa temperatura, co sprzyja produkcji prądu. Odwrotna sytuacja, czyli przegrzane półprzewodniki w panelach słonecznych tracą właściwości absorbowania promieni słonecznych i wzrasta wspomniany wyżej opór omowy, co utrudnia przepływy prądu elektrycznego. Niska temperatura pracy panelu przekłada się też zawsze na jego dłuższą żywotność. Badania w laboratoriach dowiodły, że po 1000 cyklach moduły w technologii Shingled mają nadal doskonałe parametry techniczne. Trudno zauważyć, że były eksploatowane. Poza tym panele PV w tej odsłonie są odporne na dwa niebezpieczne efekty.
- Efekt PID to indukowana napięciem degradacja, która powoduje spadek mocy. PID to konsekwencja różnicy potencjałów pomiędzy półprzewodnikiem, a aluminiową ramą i jest częstym problemem w najtańszych panelach.
- Efekt LID to również degradacja mocy modułów, ale w tym wypadku wywołana promieniowaniem słonecznym. Jego występowaniu sprzyja zanieczyszczeniem krzemu atomami tlenu, który wiąże wprowadzony do płytek krzemowych bor.
Na tym nie koniec. Mniejsza rezystencja, niższe prądy i niska temperatura pracy to zespół trzech czynników, które skutecznie eliminują ryzyko powstawania potencjalnie niebezpiecznych hotspotów. Hotspot to miejsce w module, gdzie z różnych przyczyn doszło do wytworzenia zbyt wysokiej temperatury. Może to prowadzić nie tylko do uszkodzenia samego modułu, ale także w skrajnych przypadkach skutkować wystąpieniem samozapłonu i pożaru.
Lepsze wykorzystanie powierzchni
W panelach w technologii Shingled ogniwa fotowoltaiczne są rozmieszczone gęściej. Nie ma bowiem potrzeby stosowania luki technologicznej pomiędzy poszczególnymi ogniwami. To z kolei przekłada się na wspomnianą już wyżej wyższą gęstość mocy. Czym ona dokładnie jest? To stosunek mocy modułu do jego powierzchni wyrażany w Wp/m2. Im większa gęstość tym więcej mocy jest wytwarzane przez 1m2 powierzchni danych modułów fotowoltaicznych. Dzięki czemu inwestor może zaoszczędzić nie tylko miejsce na dachu, ale i pieniądze.
Kto produkuje panele w technologii Shingled?
Wszyscy renomowani producenci osprzętu fotowoltaicznego sięgnęli po technologię gontową. Nic dziwnego biorąc pod uwagę opisywane wyżej zalety. Dodając do tego związane z nią możliwości techniczne i konstrukcyjne, czynią z technologii Shingled bardzo interesującą propozycją, którą czołowe marki nie mogą pominąć w swoim portfolio produktowym. Nie mogą jej też pominąć czołowi dystrybutorzy systemów fotowoltaicznych. O czym Revolt Energy pamięta już dziś!
