Solární články: Které solární moduly v současnosti nabízejí nejlepší technologii a nejvyšší výkon?

Technologický vývoj v oblasti solárních článků se neustále rychle rozvíjí. Co bylo včera špičkové a inovativní, je zítra často zastaralé. Technologický pokrok činí systémy stále robustnějšími a efektivnějšími, což vede k rostoucí poptávce po fotovoltaické elektřině. Tuto poptávku pravděpodobně dále podpoří zákon o ochraně klimatu a cíl Německa dosáhnout klimatické neutrality do roku 2045, a proto se v nadcházejících letech očekává výrazný nárůst obnovitelné energie.

Účinnost fotovoltaické technologie závisí zásadně na různých typech použitých solárních modulů. V Německu dominují v používání fotovoltaických systémů zejména čtyři typy modulů. Uvádíme jejich výhody a nevýhody a také jejich budoucí vyhlídky.

Solární moduly: Jaké existují typy?

Různé typy fotovoltaických modulů se vyznačují někdy značnými rozdíly v technickém provedení. To má za následek velmi rozdílný výkon, životnost a náklady. Níže si je podrobněji rozebereme:

• Moduly sklo-sklo / dvojsklo
• Polykrystalické moduly
• Monokrystalické moduly
• Tenkovrstvé moduly
• Moduly CIS/CIGS

Ve skleněném modulu s technologií bifaciálních buněk je světlo zachycováno na přední i zadní straně modulu. Zvýšení množství zachyceného světla zvyšuje účinnost modulu.

Souvisí s tím:

• Bifaciální solární články – Zajímavé informace o solárních modulech
• BSC – Bifaciální solární články: Historie bifaciálních nebo dvoupovrchových solárních článků
• Solární moduly: Bifaciální moduly pro vyšší účinnost a vyšší světelný výnos – konzultace, plánování a řešení

Polykrystalické fotovoltaické moduly, stejně jako jejich monokrystalické protějšky, se vyrábějí z křemíku. Po roztavení křemíku se nalije do podlouhlých, obdélníkových forem a pomalu se chladí. Výsledné krystalové struktury se poté v dalších výrobních krocích oddělí a nakrájejí na destičky, které tvoří polykrystalické solární články. Vizuálně se vyznačují výraznou modrou barvou.

Tento proces má výhodu v relativně nízké ceně, a proto patřily polykrystalické fotovoltaické moduly po dlouhou dobu k nejpoužívanějším solárním článkům. Technologie je v provozu osvědčená již mnoho let, a proto je extrémně spolehlivá. Kromě nízké náchylnosti k poruchám je další výhodou tohoto systému dlouhá životnost. Výrobní proces má však nevýhodu v podobě nedokonalostí na rozhraních mezi jednotlivými krystaly. To má za následek pouze průměrnou účinnost těchto solárních článků, která se pohybuje mezi 12 a 16 %. V důsledku toho se zvětšuje potřebný prostor a snižuje se účinnost.

Dvě další společné nevýhody polykrystalických a monokrystalických modulů jsou jejich relativně vysoká hmotnost a ztráty výkonu za podmínek difúzního světla a vysokých teplot.

Monokrystalické moduly se také vyrábějí z křemíku. Na rozdíl od polykrystalických modulů se křemík taví podruhé, čímž vznikají sloupcové monokrystaly (odtud „mono“). Netrpí třecími ztrátami pozorovanými u polykrystalických modulů. To vede k vyšší účinnosti až o 20 % u těchto tmavě modrých až černých třpytivých solárních článků.

Kromě nízké náchylnosti k poruchám a osvědčené konstrukce po celá desetiletí se monokrystalické moduly vyznačují menšími rozměry. Tyto moduly jsou však poměrně drahé na výrobu. Navíc jsou relativně těžké a mají sníženou účinnost za špatných světelných podmínek a vysokých teplot.

Stručně řečeno, oba typy krystalických modulů nabízejí efektivní výkon. Jsou však relativně těžké, přičemž monokrystalické solární moduly jsou lepší volbou ve stísněných prostorech díky své vyšší účinnosti. Jejich vyšší účinnost vedla k jejich širokému rozšíření oproti polykrystalickým solárním článkům, a to i přes jejich vyšší cenu.

Skutečnost, že polykrystalické moduly jsou až o třetinu levnější (na kWp), však zajišťuje jejich i nadále velkou popularitu, zejména pro větší fotovoltaické systémy bez prostorových omezení.

Jak název napovídá, tenkovrstvé moduly se vyznačují extrémně nízkou tloušťkou. Tradičně se tenkovrstvé moduly vyrábějí z polovodičů z amorfního křemíku. V tomto systému je substrátový materiál, obvykle ze skla, potažen tenkou vrstvou. Tato konstrukční metoda vede k tomu, že tenkovrstvé solární články jsou přibližně 100krát tenčí než dva solární moduly vyrobené z křemíkových destiček.

V mikroelektronice, fotovoltaice a mikrosystémových technologiích jsou destičky kruhové nebo čtvercové disky o tloušťce přibližně jeden milimetr. Vyrábějí se z monokrystalických nebo polykrystalických (polovodičových) polotovarů, známých jako ingoty, a obvykle slouží jako substráty (základní desky) pro elektronické součástky, včetně integrovaných obvodů (IO, „čipů“), mikromechanických součástek a fotoelektrických povlaků. Při výrobě mikroelektronických součástek se několik destiček obvykle spojí do dávky a zpracuje se buď postupně, nebo paralelně.

To je také jedna z největších výhod tenkovrstvých modulů, protože jejich nízká hmotnost je činí velmi flexibilními a všestrannými. Tyto moduly se proto již nepoužívají pouze ve velkých fotovoltaických systémech, ale také pro výrobu energie v hodinkách a dalších malých elektronických zařízeních. Tenkovrstvé moduly se navíc snadno vyrábějí a jsou levné díky nízkým nárokům na suroviny, což dále podpořilo jejich široké využití. Jejich výkonnostní křivka se navíc za nepříznivých světelných podmínek tolik nezplošťuje jako u dvou výše zmíněných krystalických modulů.

Tyto úzké moduly však mají nevýhodu v podobě výrazně nižší účinnosti než jiné solární články. Ta může dosáhnout až 7 %, což znamená, že jejich použití ve fotovoltaických systémech vyžaduje značné množství prostoru. Pro dosažení vyšší účinnosti výrobci přešli na výrobu tenkovrstvých modulů s teluridem kademnatým (CdTe). Tento konstrukční princip nabízí výhodu mírně vyšší účinnosti až 8 %. Je vhodný zejména pro použití v oblastech s vysokou mírou oparu a mlhy, stejně jako v difúzním světle. Uživatelé však musí akceptovat vyšší ceny a dodatečné náklady na dražší recyklaci kadmia obsaženého v modulech během vyřazování z provozu. Navzdory zvýšeným nákladům je nyní používání této efektivnější konstrukce modulů na vzestupu.

Kromě toho mnoho společností v současné době zkoumá tenkovrstvé moduly vyrobené s použitím sulfidu měď-zinek-cín a síry (CZTS). Tento polovodičový materiál má oproti konvenčním tenkovrstvým solárním článkům výhodu v tom, že jeho konstrukce nevyžaduje použití vzácných a toxických prvků. Než bude tato technologie připravena pro masovou výrobu, pravděpodobně to ještě nějakou dobu potrvá.

Tyto moduly představují speciální typ tenkovrstvých solárních článků a v současné době jsou druhým nejběžnějším designem v této oblasti, hned po variantě CdTe. Jsou založeny na sloučeninách diselenidu mědi a india (CIS) nebo diselenidu mědi a india a galia (CIGS) a vedou elektrický proud výrazně lépe než tenkovrstvé moduly na bázi křemíku. Jejich účinnost se pohybuje mezi 12 a 15 %, což odpovídá nejvyšší účinnosti mezi tenkovrstvými solárními články. Také trpí jen minimálními ztrátami v difúzním světle a při vysokých teplotách a jsou také lehké a odolné vůči vadám.

Tyto výhody jsou vyváženy drahým výrobním procesem a složitou recyklací selenu obsaženého v modulech. Navíc vzhledem k relativně nedávnému vývoji těchto modulů chybí dlouhodobé údaje o životnosti systému. Je to však především vysoká cena, která způsobila, že výroba těchto solárních článků stagnuje po mnoho let.

Vše z jednoho zdroje, speciálně navrženo pro solární řešení pro velké parkovací plochy. Refinancujte nebo kompenzujte své budoucí náklady vlastní výrobou elektřiny.

Najděte zde rady a řešení 👈🏻

Konzultace a plánování včetně nezávazné cenové nabídky. Propojíme vás se silnými partnery v oblasti fotovoltaiky.

Najděte zde rady a řešení 👈🏻

Máme regionální zastoupení v celém německy mluvícím světě. Máme spolehlivé partnery, kteří vám poradí a splní vaše přání.

Kontaktujte nás 👈🏻