Technologia fotowoltaiczna w Polsce jest już bardzo dobrze znana i rozpowszechniona. W Internecie znajduje się wiele wyspecjalizowanych serwisów, które dostarczają rzetelnych informacji o branży, jej rozwoju, samej technologii i nowinkach jej dotyczących. Nowi inwestorzy szczególnie chętnie poszerzają wiedzę z zakresu, które panele fotowoltaiczne są lepsze monokrystaliczne czy polikrystaliczne.
Ogniwa fotowoltaiczne i ich zastosowanie w panelach solarnych
Ogniwo to najmniejsza i jednocześnie podstawowa jednostka panelu fotowoltaicznego. Są zbudowane z półprzewodnika – najczęściej krzemu i to w nich zachodzi zjawisko fotowoltaiczne, czyli zamiana promieniowania słonecznego w prąd elektryczny stały, który następnie jest transformowany w prąd zmienny. Fotony światła uderzają w elektrony półprzewodnika i wybijają je z miejsca, co powoduje powstanie różnicy potencjałów i napięcia elektrycznego. Tak oto w najprostszy sposób można wytłumaczyć zjawisko fotowoltaiczne.
Pytania o osprzęt do elektrowni słonecznej i jego jakość z reguły dominują w całym procesie inwestycyjnym. Coraz więcej osób jest świadomych, że jedynym czynnikiem determinującym proces wyboru nie powinna być cena. Rozumieją, że jedną z najistotniejszych kwestii jest sprawność zarówno ta, którą osiągają poszczególne moduły, jak i cała instalacja. Polikrystaliczne rozwiązania zdobyły sobie w pewnym momencie pewną przewagę z uwagi na to, że były i są wciąż dobrą, ale tańszą opcją dla przydomowej elektrowni. Rzecz jasna w porównaniu z tym, co oferują panele monokrystaliczne. Czy te polikrystaliczne są gorsze? Nie, charakteryzują się one po prostu innymi parametrami. Jakie panele fotowoltaiczne są lepszym wyborem? Bez względu na to czy inwestor wybierze panele monokrystaliczne czy polikrystaliczne, mogą one spełnić swoje zadanie. Wszystko zależy od potrzeb i pewnych uwarunkowań.
Ogniwa fotowoltaiczne polikrystaliczne – jak się̨ je produkuje?
Proces produkcji paneli polikrystalicznych jest złożony. Ogniwa polikrystaliczne wykonuje się z bloków krzemowych, dokładnie rzecz ujmując wycina się z nich tzw. wafle. Te surowe płytki krzemowe, są dokładnie czyszczone w sterylnych warunkach. Proces zwany wytrawianiem usuwa najdrobniejsze zanieczyszczenia, które pozostają po cięciu bloków krzemowych. W kolejnym etapie realizuje się tzw. teksturowanie, czyli obróbkę płytek krzemowych za pomocą substancji chemicznych. Efektem tego etapu jest powstanie na płytce wgłębień i tym samym powiększenie powierzchni ogniwa, co przekłada się bezpośrednio na możliwości produkowania większej ilości energii elektrycznej. Następnie płytki są wygrzewane w piecu w temperaturze 800ᵒC, a jedna z nich napylana jest fosforem. Ma to za zadanie stworzyć warunki dogodne do zaistnienia zjawiska fotowoltaicznego. Na płytce bowiem powstają warstwy o różnych potencjałach ujemnym i dodatnim.
Wafle przechodzą jeszcze kolejne kąpiele kwasowe i trafiają do komory plazmowej, gdzie zmieniają swój kolor na ciemny. Pozwala to jeszcze bardziej zredukować tzw. straty optyczne i skutecznie zwiększa absorpcję promieniowania słonecznego. Aby elektrony mogły opuścić ogniwo na tylną część nanoszone są na płytkę specjalne druciki za pomocą metody sitodruku. Natomiast na przednią część płytki nanoszone są z kolei cieniutkie druciki kontaktowe. Druciki te na stałe „wpalane” są w płytkę, co łączy je z nią nierozerwalnie i tak oto płytka krzemowa zamienia się w niezwykle sprawne ogniwa fotowoltaiczne.
Ogniwa fotowoltaiczne monokrystaliczne – jak są produkowane?
Punktem wyjściowym, który pozwala otrzymać ogniwa monokrystaliczne jest indukowanie procesu powstawania nieprzeciętnych rozmiarów kryształu krzemu. Pierwszym etapem jest wytworzenie surowca, z którego może potem powstać jednorodny kryształ o dużej masie. Do tygla z roztopionym krzemem wpuszcza się tzw. zarodek, wokół którego dochodzi właśnie do procesu krystalizacji. Podczas jego trwania całą masę wprowadza się w ruch obrotowy, powstaje rdzeń o uporządkowanej strukturze, który następnie tnie się za pomocą stalowej nici lub lasera w równe plastry o grubości od 0,1 do 0,3mm. W dalszych etapach produkcji proces przebiega bardzo podobnie jak w przypadku, gdy produkowane są panele fotowoltaiczne polikrystaliczne. Panele monokrystaliczne i polikrystaliczne mają odmienny wygląd. Jak je odróżnić?
Panele fotowoltaiczne polikrystaliczne czy monokrystaliczne – różnice
Różni je już sama opisana wyżej technologia produkcji, jednak jak rozpoznać z którą z nich mamy do czynienia? Czy można to zrobić „gołym okiem”? Jak najbardziej tak. Jednolity czarny kolor, to barwa charakterystyczna dla panelu monokrystalicznego. Ogniwa często przyjmują natomiast formę kwadratów o ściętych bokach. Co oczywiście wynika bezpośrednio z technologii produkcji, która została opisana wyżej. Krzem w panelach monokrystalicznych charakteryzuje się też mniejszym stopniem występowania zanieczyszczeń, ten fakt wraz z większą powierzchnią ogniwa wpływa bezpośrednio na większą sprawność i większy uzysk wyprodukowanej energii elektrycznej. Panele mono i polikrystaliczne różnią się też strukturą. W ogniwach polikrystalicznych jest ona niejednolita, ponieważ ogniwa składają się z kilku kryształów, natomiast monokryształ to jeden jednorodny kryształ.
Monokrystaliczne czy polikrystaliczne – na co warto zwracać́ uwagę̨ przy wyborze?
To właśnie na potencjalny uzysk warto na pewno zwrócić uwagę przy decydowaniu o wyborze. Panele fotowoltaiczne monokrystaliczne mają wyższa wydajność konwersji światła na prąd elektryczny. Dlaczego? Powodem jest właśnie wspomniana już lepsza jakość podłoża i mniejsza liczba defektów w mono krysztale, które ograniczałyby ruch elektronów. Dlatego będą one zawsze miały większą wydajność i moc większą o kilkadziesiąt Wp. Nawet gdy ich polikrystaliczne odpowiedniki będą miały takie same rozmiary. Czy polikrystaliczne panele można zatem wykluczyć z rozważań? Absolutnie nie.
Kiedy wybrać́ panele polikrystaliczne, a kiedy panele monokrystaliczne?
Panele polikrystaliczne nieco lepiej radzą sobie w warunkach światła rozproszonego, czyli w przypadku zachmurzenia bądź smogu. Jednak ich niższa wydajność i podatność na spadek mocy w dużych temperaturach sprawia, że w wielu przypadkach i tak panele fotowoltaiczne monokrystaliczne będą lepszym wyborem. Jednak, jeśli lokalizacja instalacji wiąże się z częściowym zacienieniem i/lub ryzykiem dużej ilości występowania w powietrzu pyłów zawieszonych, to warto rozważyć czy polikrystaliczne moduły nie będą lepszym rozwiązaniem. Moduły wykonane z monokryształu są bowiem bardziej wrażliwe na zacienienie i zabrudzenia. Mniejsza wydajność paneli polikrystalicznych nie oznacza, że instalacja będzie wytwarzać mniejszą moc. Jeśli inwestor chce zniwelować różnicę fotowoltaika będzie musiała być po prostu nieco większa będzie wymagała więcej miejsca na dachu lub gruncie.
Monokrystaliczne moduły to jedyne rozwiązanie w przypadku małej powierzchni dachu. Kiedy trzeba zaoszczędzić każdy centymetr kwadratowy, by zainstalować fotowoltaikę. Czy to oznacza, że polikrystaliczne panele są większe? Nie. Chodzi tu o omawianą już wyższą wydajność monokryształu. Panele monokrystaliczne produkują więcej energii i to przekłada się bezpośrednio na to, że wykonana z nich instalacja może być powierzchniowo mniejsza.
Podsumowanie różnic ogniw monokrystalicznych i polikrystalicznych
Panele monokrystaliczne są jednolite w swojej strukturze. Ich sprawność jest o kilka procent wyższa niż ma to miejsce w przypadku paneli polikrystalicznych. To najczęściej około 20 proc. w przypadku tych pierwszych i odpowiednio 14-16 proc w przypadku paneli polikrystalicznych. Mniejsza wydajność paneli polikrystalicznych względem ich odpowiedników monokrystalicznych może być jednak dość skutecznie kompensowana poprzez powiększanie wielkości elektrowni solarnej.
Panel monokrystaliczny stosunkowo łatwo rozpoznać po jego głębokiej czarnej barwie oraz charakterystycznym kształcie pojedynczych ogniw.
Względy ekonomiczne sprzyjają zwiększonemu zainteresowaniu inwestorów panelami polikrystalicznymi pomimo różnic in minus w wydajności w stosunku do technologii mono kryształu.
Ekonomia sprawia również, że zainteresowaniem na rynku cieszy się też kolejny rodzaj modułów – panele cienkowarstwowe zbudowane z tellurku kadmu. Ich grubość nie przekracza zazwyczaj kilku mikrometrów. Ich wydajność jest jednak jeszcze niższa i zamyka się w przedziale od 12 do 16 proc.
