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

Rozwój technologiczny ogniw słonecznych stale i dynamicznie postępuje. To, co wczoraj było najnowocześniejsze i innowacyjne, jutro często staje się przestarzałe. Postęp technologiczny sprawia, że ​​systemy stają się coraz bardziej niezawodne i wydajne, co prowadzi do wzrostu zapotrzebowania na energię elektryczną z fotowoltaiki. Zapotrzebowanie to prawdopodobnie jeszcze bardziej wzrośnie wraz z ustawą o ochronie klimatu i celem Niemiec, jakim jest osiągnięcie neutralności klimatycznej do 2045 roku. Dlatego w nadchodzących latach spodziewany jest znaczny wzrost udziału energii odnawialnej.

Efektywność technologii fotowoltaicznej w dużej mierze zależy od zastosowanych typów modułów fotowoltaicznych. W Niemczech w systemach fotowoltaicznych dominują cztery typy modułów. Przedstawiamy ich zalety i wady, a także perspektywy na przyszłość.

Moduły słoneczne: Jakie są ich rodzaje?

Różne typy modułów fotowoltaicznych charakteryzują się niekiedy znacznymi różnicami w konstrukcji technicznej. Skutkuje to dużym zróżnicowaniem wydajności, żywotności i kosztów. Przyjrzymy się im bardziej szczegółowo poniżej:

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

W szklanym module z technologią ogniw bifacjalnych światło jest wychwytywane zarówno z przodu, jak i z tyłu modułu. Zwiększenie ilości wychwytywanego światła zwiększa wydajność modułu.

W związku z tym:

• Ogniwa fotowoltaiczne dwustronne – Ciekawostki o modułach fotowoltaicznych
• BSC – Ogniwa słoneczne dwustronne: Historia ogniw słonecznych dwustronnych lub dwupowierzchniowych
• Moduły słoneczne: Moduły dwustronne zapewniające większą wydajność i zwiększoną wydajność świetlną – konsultacje, planowanie i rozwiązania

Polikrystaliczne moduły fotowoltaiczne, podobnie jak ich monokrystaliczne odpowiedniki, są wykonane z krzemu. Po stopieniu krzem jest wlewany do wydłużonych, prostokątnych form i powoli schładzany. Powstałe struktury krystaliczne są następnie rozdzielane w dalszych etapach produkcji i cięte na płytki, które tworzą polikrystaliczne ogniwa słoneczne. Wizualnie wyróżniają się one wyrazistym niebieskim kolorem.

Proces ten ma tę zaletę, że jest stosunkowo niedrogi, dlatego polikrystaliczne moduły fotowoltaiczne przez długi czas należały do ​​najpopularniejszych ogniw słonecznych. Technologia ta sprawdziła się w działaniu przez wiele lat i dlatego jest niezwykle niezawodna. Oprócz niskiej podatności na awarie, kolejną zaletą tego systemu jest długa żywotność. Wadą procesu produkcyjnego jest jednak powstawanie niedoskonałości na stykach między poszczególnymi kryształami. W rezultacie sprawność tych ogniw słonecznych jest przeciętna i wynosi od 12 do 16%. W rezultacie wymagana przestrzeń wzrasta, a sprawność maleje.

Dwiema kolejnymi wadami modułów polikrystalicznych i monokrystalicznych są stosunkowo duże straty masy i wydajności w warunkach rozproszonego światła i wysokich temperatur.

Moduły monokrystaliczne również są wykonane z krzemu. W przeciwieństwie do modułów polikrystalicznych, krzem jest topiony po raz drugi, tworząc kolumnowe monokryształy (stąd „mono”). Nie występują w nich straty tarcia obserwowane w modułach polikrystalicznych. Prowadzi to do wyższej sprawności, nawet do 20% w tych ciemnoniebieskich lub czarnych ogniwach słonecznych.

Oprócz niskiej podatności na awarie i sprawdzonej konstrukcji, moduły monokrystaliczne charakteryzują się mniejszymi wymiarami. Są one jednak stosunkowo drogie w produkcji. Ponadto są stosunkowo ciężkie i charakteryzują się obniżoną sprawnością w warunkach słabego oświetlenia i wysokich temperatur.

Podsumowując, oba typy modułów krystalicznych oferują wysoką wydajność. Są jednak stosunkowo ciężkie, a monokrystaliczne moduły fotowoltaiczne są lepszym wyborem w ciasnych przestrzeniach ze względu na wyższą wydajność. Ich wyższa wydajność doprowadziła do ich powszechnego stosowania w porównaniu z polikrystalicznymi ogniwami fotowoltaicznymi, pomimo wyższej ceny.

Jednak fakt, że moduły polikrystaliczne są nawet o jedną trzecią tańsze (w przeliczeniu na kWp), sprawia, że ​​cieszą się one nadal dużą popularnością, zwłaszcza w przypadku większych systemów fotowoltaicznych, w których nie ma ograniczeń przestrzennych.

Jak sama nazwa wskazuje, moduły cienkowarstwowe charakteryzują się wyjątkowo małą grubością. Tradycyjnie moduły cienkowarstwowe są produkowane z półprzewodników z krzemu amorficznego. W tym systemie podłoże, zazwyczaj wykonane ze szkła, jest pokrywane cienką warstwą. Ta metoda konstrukcji sprawia, że ​​cienkowarstwowe ogniwa słoneczne są około 100 razy cieńsze niż dwa moduły słoneczne wykonane z płytek krzemowych.

W mikroelektronice, fotowoltaice i technologii mikrosystemów, wafle to okrągłe lub kwadratowe dyski o grubości około jednego milimetra. Są one wytwarzane z monokrystalicznych lub polikrystalicznych (półprzewodnikowych) półfabrykatów, zwanych sztabkami, i zazwyczaj służą jako podłoża (płytki bazowe) dla komponentów elektronicznych, w tym układów scalonych (IC, chipów), elementów mikromechanicznych i powłok fotoelektrycznych. Podczas produkcji komponentów mikroelektronicznych kilka płytek jest zazwyczaj łączonych w partię i przetwarzanych sekwencyjnie lub równolegle.

Jest to również jedna z największych zalet modułów cienkowarstwowych, ponieważ ich niska waga sprawia, że ​​są one bardzo elastyczne i wszechstronne. Dzięki temu moduły te są wykorzystywane nie tylko w dużych systemach fotowoltaicznych, ale także do wytwarzania energii w zegarkach i innych małych urządzeniach elektronicznych. Ponadto, moduły cienkowarstwowe są łatwe i niedrogie w produkcji ze względu na niskie zapotrzebowanie na surowce, co dodatkowo przyczyniło się do ich powszechnego zastosowania. Co więcej, ich krzywa wydajności nie spłaszcza się tak bardzo w niekorzystnych warunkach oświetleniowych, jak w przypadku dwóch wspomnianych wcześniej modułów krystalicznych.

Jednak te wąskie moduły mają wadę w postaci znacznie niższej sprawności niż inne ogniwa słoneczne. Może ona wynosić zaledwie 7%, co oznacza, że ​​ich zastosowanie w systemach fotowoltaicznych wymaga znacznej ilości miejsca. Aby osiągnąć wyższą sprawność, producenci przeszli na produkcję modułów cienkowarstwowych z tellurkiem kadmu (CdTe). Ta zasada projektowania oferuje zaletę w postaci nieco wyższej sprawności, sięgającej nawet 8%. Jest ona szczególnie odpowiednia do stosowania w obszarach o dużym zamgleniu i mgle, a także w rozproszonym świetle. Użytkownicy muszą jednak zaakceptować wyższe ceny i dodatkowe koszty związane z droższym recyklingiem kadmu zawartego w modułach podczas wycofywania ich z eksploatacji. Pomimo wzrostu kosztów, zastosowanie tej bardziej wydajnej konstrukcji modułu zyskuje obecnie na popularności.

Co więcej, wiele firm prowadzi obecnie badania nad modułami cienkowarstwowymi wytwarzanymi z wykorzystaniem siarczku miedzi, cynku i cyny oraz siarki (CZTS). Ten materiał półprzewodnikowy ma tę przewagę nad konwencjonalnymi cienkowarstwowymi ogniwami słonecznymi, że jego budowa nie wymaga stosowania rzadkich i toksycznych pierwiastków. Prawdopodobnie jednak upłynie jeszcze trochę czasu, zanim technologia ta będzie gotowa do masowej produkcji.

Moduły te stanowią specjalny rodzaj cienkowarstwowych ogniw słonecznych i są obecnie drugą najpopularniejszą konstrukcją w tej dziedzinie, po wariancie CdTe. Opierają się one na związkach diselku miedziowo-indowego (CIS) lub diselku miedziowo-indowo-galowego (CIGS) i przewodzą prąd elektryczny znacznie lepiej niż moduły cienkowarstwowe na bazie krzemu. Ich sprawność mieści się w przedziale od 12 do 15%, co odpowiada najwyższej sprawności wśród cienkowarstwowych ogniw słonecznych. Charakteryzują się one również minimalnymi stratami energii w świetle rozproszonym i wysokich temperaturach, a także są lekkie i odporne na uszkodzenia.

Te zalety są niwelowane przez kosztowny proces produkcji i skomplikowany recykling selenu zawartego w modułach. Ponadto, ze względu na stosunkowo niedawny rozwój tych modułów, brakuje długoterminowych danych dotyczących trwałości systemu. Jednak to przede wszystkim wysoka cena spowodowała wieloletnią stagnację w produkcji tych ogniw słonecznych.

Wszystko z jednego źródła, zaprojektowane specjalnie z myślą o rozwiązaniach solarnych dla dużych parkingów. Refinansuj lub zrekompensuj przyszłe koszty dzięki własnej produkcji energii elektrycznej.

Znajdź porady i rozwiązania tutaj 👈🏻

Konsultacje i planowanie, w tym niezobowiązująca wycena. Łączymy Cię z silnymi partnerami w dziedzinie fotowoltaiki.

Znajdź porady i rozwiązania tutaj 👈🏻

Jesteśmy obecni regionalnie w całym niemieckojęzycznym świecie. Mamy sprawdzonych partnerów, którzy doradzą i zrealizują Państwa życzenia.

Skontaktuj się z nami 👈🏻