Ogniwa słoneczne: Które moduły słoneczne oferują obecnie najlepszą technologię i największą wydajność?

Rozwój techniczny ogniw słonecznych postępuje szybko. To, co wczoraj było ultranowoczesne i innowacyjne, jutro często staje się przestarzałe. Postęp techniczny sprawia, że ​​systemy stają się coraz bardziej stabilne i wydajne, co prowadzi do wzrostu zapotrzebowania na energię elektryczną z fotowoltaiki. Prawdopodobnie będzie to dodatkowo stymulowane przez ustawę o ochronie klimatu i osiągnięcie neutralności klimatycznej, do której Niemcy dążą do 2045 roku, dlatego w nadchodzących latach można spodziewać się znacznego wzrostu udziału energii odnawialnej.

Różne typy modułów słonecznych odgrywają kluczową rolę w wydajności technologii fotowoltaicznej. W kraju tym dominują cztery typy modułów, które dominują w systemach fotowoltaicznych. Przedstawimy Ci ich zalety i wady oraz perspektywy.

Moduły słoneczne: jakie są typy?

Rodzaje modułów fotowoltaicznych charakteryzują się czasami znaczącymi różnicami w konstrukcji technicznej. Oznacza to, że zapewniają bardzo różne wyniki pod względem wydajności, czasu użytkowania i kosztów. Poniżej chcemy przyjrzeć się im bliżej:

• Moduły szkło-szkło / podwójne szkło
• Moduły polikrystaliczne
• Moduły monokrystaliczne
• Moduły cienkowarstwowe
• Moduły CIS/CIGS

Dzięki modułowi szklanemu z technologią ogniw dwustronnych światło jest wychwytywane zarówno z przodu, jak i z tyłu modułu. Zwiększenie wykorzystania światła zwiększa wydajność modułu.

Nadaje się do:

• Ogniwa słoneczne dwupowierzchniowe, bifacialne czy bifacialne – ciekawe informacje o modułach fotowoltaicznych
• BSC – Bifacial Solar Cells: Historia dwustronnych lub dwupowierzchniowych ogniw słonecznych
• Moduły słoneczne: Moduły dwustronne/dwustronne zapewniające większą wydajność i zwiększoną skuteczność świetlną – porady, planowanie i rozwiązania

Polikrystaliczne moduły fotowoltaiczne, podobnie jak powiązane moduły monokrystaliczne, są wykonane z krzemu. Po stopieniu wlewa się go do wydłużonych, kwadratowych form i powoli chłodzi. Powstałe struktury krystaliczne są dzielone w kolejnych etapach produkcji i rozkładane na dyski tworzące polikrystaliczne ogniwa słoneczne. Wizualnie charakteryzują się efektownym niebieskim kolorem.

Zaletą tego procesu jest to, że jest stosunkowo niedrogi, dlatego polikrystaliczne moduły fotowoltaiczne przez długi czas należały do ​​najczęściej stosowanych ogniw słonecznych. Technologia ta została sprawdzona w działaniu i dlatego jest wyjątkowo niezawodna. Oprócz małej podatności na awarie, system ten charakteryzuje się także długą żywotnością. Jednakże proces produkcyjny ma tę wadę, że na granicznych warstwach poszczególnych kryształów dochodzi do rozmycia. Oznacza to, że wydajność tych ogniw słonecznych mieści się jedynie w środkowym zakresie i wynosi od 12 do 16%. Zwiększa to zapotrzebowanie na miejsce i zmniejsza wydajność.

Dwie dalsze wady wspólne modułów polikrystalicznych i monokrystalicznych to ich stosunkowo duża waga i utrata wydajności w warunkach rozproszonego oświetlenia i wysokich temperatur.

Moduły monokrystaliczne są również wykonane z krzemu. W przeciwieństwie do struktury polikrystalicznej, krzemion stopi się po raz drugi, co tworzy w kształcie kolumny pojedyncze kryształy (a zatem „mono”). Nie cierpią z powodu strat tarcia, które można zaobserwować w modułach polikrystalicznych. Z ciemnoniebieskim do czarnych połyskujących ogniw słonecznych prowadzi to do wyższej wydajności do 20 %.

Oprócz małej podatności na awarie i sposobu ich stosowania, wypróbowanego i przetestowanego od dziesięcioleci, moduły monokrystaliczne charakteryzują się mniejszymi wymaganiami przestrzennymi. Jednakże moduły te są stosunkowo drogie w produkcji. Do tego dochodzi ich stosunkowo duża waga i zmniejszona wydajność w złych warunkach oświetleniowych i wysokich temperaturach.

Podsumowując, obie formy modułów krystalicznych działają skutecznie. Są jednak stosunkowo ciężkie, chociaż monokrystaliczne moduły słoneczne są lepszym wyborem, gdy przestrzeń jest ograniczona ze względu na ich wyższą wydajność. Ich większa wydajność sprawiła, że ​​pomimo wyższej ceny, często przeważały one nad polikrystalicznymi ogniwami słonecznymi.

Jednak nawet o jedną trzecią niższa cena (za kWp) modułów polikrystalicznych sprawia, że ​​nadal cieszą się one dużą popularnością, szczególnie w większych systemach fotowoltaicznych bez ograniczeń przestrzennych.

Jak sama nazwa wskazuje, moduły cienkowarstwowe charakteryzują się bardzo małą głębokością. Moduły cienkowarstwowe są tradycyjnie produkowane z półprzewodników wykonanych z amorficznego krzemu. W tym systemie materiał nośny, zwykle wykonany ze szkła, jest odparowywany cienką warstwą. Ta metoda konstrukcji oznacza, że ​​cienkowarstwowe ogniwa słoneczne są około 100 razy cieńsze niż dwa moduły słoneczne wykonane z płytek krzemowych.

W mikroelektronice, fotowoltaice i technologii mikrosystemów płytki są okrągłymi lub kwadratowymi dyskami o grubości około jednego milimetra. Wykonywane są z półfabrykatów pojedynczych lub polikrystalicznych (półprzewodnikowych), tzw. wlewków i służą zazwyczaj jako podłoże (płyta bazowa) dla elementów elektronicznych, w tym układów scalonych (IC, „chip”), elementów mikromechanicznych czy powłok fotoelektrycznych. Podczas produkcji komponentów mikroelektronicznych kilka płytek jest zwykle łączonych w jedną partię i przetwarzanych bezpośrednio jeden za drugim lub równolegle.

To także jedna z największych zalet modułów cienkowarstwowych, gdyż ich niewielka waga sprawia, że ​​można je stosować bardzo elastycznie i wszechstronnie. Dlatego moduły te od dawna są stosowane nie tylko w dużych systemach fotowoltaicznych, ale także do wytwarzania prądu w zegarkach i innych drobnych elementach elektrycznych. Ponadto moduły cienkowarstwowe są łatwe w produkcji i niedrogie w produkcji ze względu na niskie zapotrzebowanie na surowce, co dodatkowo zwiększyło ich rozprzestrzenianie się. Ich krzywa wydajności również nie spłaszcza się tak bardzo w niesprzyjających warunkach oświetleniowych, jak w przypadku dwóch wspomnianych modułów krystalicznych.

Wąskie moduły mają jednak tę wadę, że mają znacznie niższą wydajność niż inne ogniwa słoneczne. Jest to aż 7%, zatem ich zastosowanie w systemach PV wymaga znacznej ilości miejsca. Aby osiągnąć wyższą wydajność, producenci przeszli obecnie na produkcję modułów cienkowarstwowych z tellurku kadmu (CdTe). Zasada konstrukcji ma tę zaletę, że ma nieco wyższą wydajność, aż do 8%. Szczególnie nadaje się do stosowania w obszarach o dużym zamgleniu i mgle, a także o rozproszonym świetle. Użytkownicy muszą jednak zaakceptować wyższe ceny, a przy demontażu dodatkowe koszty związane z droższym recyklingiem kadmu zawartego w modułach. Pomimo zwiększonych kosztów, obecnie wzrasta wykorzystanie tej bardziej efektywnej konstrukcji modułowej.

Ponadto wiele firm prowadzi obecnie badania nad modułami cienkowarstwowymi wytwarzanymi przy użyciu siarczku miedzi, cynku i cyny oraz siarki (CZTS). Ten materiał półprzewodnikowy ma tę przewagę nad konwencjonalnymi cienkowarstwowymi ogniwami słonecznymi, że w swojej konstrukcji nie musi wykorzystywać rzadkich i toksycznych pierwiastków. Prawdopodobnie minie jednak trochę czasu, zanim technologia ta będzie gotowa do masowej produkcji.

Moduły te stanowią specjalną formę cienkowarstwowych ogniw słonecznych i są obecnie drugim najpopularniejszym typem w tym obszarze, po wariancie CdTe. Oparte są na związkach diselenku miedzi, indu (CIS) lub diselenku miedzi, indu, galu (CIGS) i przewodzą prąd znacznie lepiej niż moduły cienkowarstwowe na bazie krzemu. Ich sprawność wynosi od 12 do 15%, co odpowiada najwyższej wydajności wśród cienkowarstwowych ogniw słonecznych. Ponoszą również niewielkie straty w świetle rozproszonym i wysokich temperaturach, a także mają niewielką wagę i niską podatność na awarie.

Zalety te równoważone są kosztowną produkcją i złożonym recyklingiem selenu zawartego w modułach. Dodatkowo, ze względu na stosunkowo nowe istnienie tych modułów, brak jest wieloletnich doświadczeń z trwałością systemu. Jednak to przede wszystkim wysoka cena sprawiła, że ​​produkcja tych ogniw słonecznych stoi od lat w stagnacji.

Wszystko z jednego źródła, specjalnie zaprojektowane do rozwiązań solarnych dla dużych parkingów. Refinansujesz lub refinansowasz w przyszłość dzięki własnej produkcji energii elektrycznej.

Rady i rozwiązania znajdziesz tutaj 👈🏻

Doradztwo i planowanie łącznie z niewiążącym kosztorysem. Łączymy Cię z silnymi partnerami fotowoltaicznymi.

Rady i rozwiązania znajdziesz tutaj 👈🏻

Jesteśmy rozmieszczeni w różnych regionach krajów niemieckojęzycznych. Mamy niezawodnych partnerów, którzy doradzają i realizują Twoje życzenia.

Skontaktuj się z nami 👈🏻