Moduły fotowoltaiczne

Oto, co oferują moduły słoneczne firmy IBC SOLAR.

• Niemiecki gwarant i 25-letnia gwarancja wydajności
• Wysoka wydajność
• Jednolite kolory ogniw
• Prosta instalacja dzięki długim kablom połączeniowym
• Optymalne działanie przy słabym oświetleniu
• Unikalne środki zapewnienia jakości

Czym są moduły słoneczne?

Moduły słoneczne, zwane również panelami słonecznymi lub modułami fotowoltaicznymi, są podstawowym elementem systemów fotowoltaicznych. Ich zadaniem jest przekształcanie padających promieni słonecznych w energię elektryczną. Aby to osiągnąć, moduły słoneczne składają się z kilku warstw. Wewnątrz panelu znajdują się ogniwa słoneczne. W każdym ogniwie słonecznym znajduje się półprzewodnik, który odpowiada za przekształcanie światła słonecznego w energię użytkową. Półprzewodniki zawierają substancje, które wykazują przewodność elektryczną w świetle i cieple, a jednocześnie mają działanie izolacyjne w niskich temperaturach. Półprzewodniki stosowane w ogniwach słonecznych są różnie domieszkowane. Oznacza to, że dodano do nich różne pierwiastki chemiczne, dzięki czemu są one naładowane dodatnio lub ujemnie. Mówi się o warstwach półprzewodnikowych typu p i warstwach półprzewodnikowych typu n. Gdy dwie warstwy półprzewodnikowe o różnym ładunku stykają się, na styku powstaje tzw. złącze p-n. Powstaje tu wewnętrzne pole elektryczne. W przypadku promieniowania słonecznego wytwarzane jest napięcie elektryczne, które jest dostarczane do podłączonych urządzeń odbiorczych.

Na warstwie ogniw znajduje się warstwa EVA (etylenu i octanu winylu) lub żywicy odlewanej. Chroni ona wrażliwy półprzewodnik przed warunkami atmosferycznymi, wilgocią i korozją. Pod modułem słonecznym znajduje się również warstwa ochronna. Stabilizuje ona strukturę modułu i zapobiega utracie zgromadzonego ciepła. Aby energia słoneczna była efektywnie wykorzystywana, co najmniej jedna z tych warstw musi być lekko przepuszczalna. Na warstwie EVA zamontowana jest specjalna płyta ze szkła solarnego. Aby osiągnąć wydajną produkcję energii, muszą być spełnione następujące specjalne wymagania: szkło musi być wystarczająco grube, aby wytrzymać działanie wiatru i warunków atmosferycznych, a jednocześnie padające światło nie może być absorbowane i magazynowane przez sam panel. 

Jak produkowane są moduły słoneczne?

Produkcja modułów słonecznych i ogniw słonecznych opiera się na syntezie krzemu. Krzem jest składnikiem piasku lub kwarcu, a zatem jest jedną z najczęściej występujących substancji na Ziemi. Dzięki czystości znacznie przekraczającej 90 procent krzem jest uważany Za szczególnie czystą substancję. Zasadniczo istnieją trzy rodzaje modułów słonecznych: moduły monokrystaliczne, moduły polikrystaliczne i moduły amorficzne. Są to różne typy ogniw, a różnice między nimi wynikają z odpowiednich metod produkcji.

Moduły słoneczne monokrystaliczne

W celu produkcji monokrystalicznych ogniw słonecznych tlenek krzemu, który naturalnie występuje w piasku, jest chemicznie redukowany poprzez dodanie węgla. Proces ten odbywa się w tak zwanym piecu łukowym w temperaturze około 1410 stopni Celsjusza. Wynikiem tego topienia jest cienki pręt krystaliczny, zwany również pojedynczym kryształem lub monokryształem. Monokryształ jest cięty na bardzo cienkie plasterki: o grubości 0,4 mikrometra, kwadratowe plasterki są cieńsze niż ludzki włos. Cięta płytka nazywana jest „waferem”. Po chemicznym oczyszczeniu wafera następuje domieszkowanie: w temperaturze od 800 do 1000 stopni Celsjusza atomy krzemu są zastępowane atomami o innej wartościowości. Zwiększa to przewodność, a tym samym wydajność płytki.

Monokryształy są łatwo rozpoznawalne dzięki ciemnemu wyglądowi i zaokrąglonym narożnikom, a dzięki swojej czystości charakteryzują się szczególnie wysoką wydajnością. W idealnych warunkach może ona wynosić około 20 procent. Krytycy krytykują wysokie zużycie energii wymagane do produkcji monokrystalicznych ogniw słonecznych. Dopiero po kilku latach takie moduły fotowoltaiczne osiągają dodatni bilans energetyczny.

Moduły słoneczne polikrystaliczne

Ogniwa słoneczne polikrystaliczne stanowią alternatywę dla ogniw monokrystalicznych, charakteryzującą się mniej skomplikowanym procesem produkcji. W tej metodzie płynny krzem wlewa się do prefabrykowanych bloków, a następnie tnie na pojedyncze płytki. W tym procesie tracą one swoją strukturę monokrystaliczną, dlatego są znacznie jaśniejsze niż ogniwa monokrystaliczne. Ich wydajność jest nieco niższa i wynosi około 15 procent, ale uproszczony proces produkcji poprawia bilans energetyczny i obniża koszty wytwarzania.

Moduły Half-Cut

Moduły półkomórkowe, tzw. „Half-Cut”, oparte są na krystalicznych ogniwach słonecznych, które po wyprodukowaniu są cięte laserowo na dwie identyczne połowy. W przypadku zastosowania takich półkomórek w jednym module wykorzystuje się 120 ogniw zamiast dotychczasowej standardowej liczby 60 ogniw. Dzięki podzieleniu ogniwa na pół zmniejsza się ewentualne straty mocy i osiąga się wzrost wydajności nawet o 2,5%. Podział ogniw zwiększa również całkowitą powierzchnię przestrzeni międzykomórkowych na powierzchni modułu. W rezultacie moduł staje się nieco dłuższy, ale jego szerokość pozostaje niezmieniona.

Kolejna zaleta technologii modułów HC wynika z połączenia łańcuchowego, które w pewnych okolicznościach i w porównaniu ze standardowymi modułami umożliwia zwiększenie wydajności przy częściowym zacienieniu. Podstawą tego rozwiązania jest zastosowanie 3 skrzynek przyłączeniowych umieszczonych w środkowej części modułu. Taka konstrukcja umożliwia równoległe połączenie górnego i dolnego ciągu. Jeśli na przykład dolna część modułu słonecznego jest zacieniona w godzinach porannych, będzie to miało mniejszy wpływ na wariant półkomórkowy niż na moduły pełnokomórkowe. Na przykład moduł półkomórkowy może nadal zapewniać do 50% całkowitej mocy modułu przy częściowym zacienieniu. Ponadto moduły półkomórkowe gwarantują wysoką niezawodność.

Moduły słoneczne amorficzne

Ogniwa słoneczne amorficzne są najkorzystniejszym wariantem. Do ich produkcji ciekły krzem jest odparowywany na materiał nośny (np. szkło). W rezultacie prawie nie dochodzi do utraty materiału, a koszty produkcji i energii są stosunkowo niskie. Ogniwa mają sprawność około siedmiu procent i często spotyka się je w kalkulatorach kieszonkowych i zegarach.

Od ogniwa do modułu słonecznego

Do produkcji modułu fotowoltaicznego lutuje się do dziesięciu płytek za pomocą taśmy miedzianej. Tworzy się tak zwany „ciąg”. Aby osiągnąć wysoką wydajność, poszczególne ogniwa słoneczne powinny mieć takie same właściwości. Po montażu ogniwa otrzymują warstwę ochronną i charakterystyczną niebieską warstwę antyrefleksyjną. W temperaturze około 900 stopni Celsjusza ogniwa są wyposażane w paski stykowe od góry i od dołu. Zapewniają one później przepływ prądu. Po wyposażeniu modułu słonecznego w aluminiową ramę przeprowadza się test mocy. Na podstawie wyników można następnie sklasyfikować wydajność panelu słonecznego przed jego sprzedażą.
 

Który moduł słoneczny jest odpowiedni dla mojego dachu?

Przy wyborze modułu fotowoltaicznego należy wziąć pod uwagę kilka czynników. Zasadniczo przed montażem należy sprawdzić, czy dach jest wystarczająco wytrzymały. Moduł słoneczny waży do 20 kilogramów, przy czym moduły monokrystaliczne i polikrystaliczne są zazwyczaj cięższe niż ogniwa amorficzne. Różnice w wydajności poszczególnych modułów zostały już omówione. Dzięki wysokiej wydajności moduły monokrystaliczne nadają się szczególnie do instalacji, w których konieczne jest wytworzenie dużej ilości energii elektrycznej, lub do małych powierzchni dachowych. Najlepiej, aby były one skierowane na południe, aby zapewnić idealną ekspozycję na słońce. W przeciwnym razie dochodzi do utraty mocy, czyli energii słonecznej. Ryzyko to jest większe w przypadku modułów monokrystalicznych niż polikrystalicznych, które działają w pełni również w przypadku rozproszonego promieniowania słonecznego. Ponadto moduły polikrystaliczne są bardziej opłacalne i mają długą żywotność, sięgającą nawet 30 lat. Dzięki temu nadają się one szczególnie do długoterminowej produkcji energii słonecznej.