Ogniwa polikrystaliczne – co to jest?

Ogniwa polikrystaliczne to jeden z dwóch podstawowych typów ogniw słonecznych I generacji. Wprowadzenie modułów polikrystalicznych pozwoliło na znaczne obniżenie czasu produkcji i kosztu paneli słonecznych oraz ich popularyzację. Panel fotowoltaiczny polikrystaliczny składa się z ogniw z wielu kryształów krzemu, co sprawia, że jego struktura nie jest jednolita. Taka budowa przyczynia się do tego, że panel polikrystaliczny odznacza się nieco niższą wydajnością niż panel monokrystaliczny.

Ogniwa polikrystaliczne to tańsza instalacja fotowoltaiczna

Przewagą modułów polikrystalicznych jest ich atrakcyjna cena, wpływająca na koszt postawienia instalacji fotowoltaicznej. Przy stosunkowo niskiej cenie pozwalają one na uzyskanie sprawności od 16% do aż 19%. Dla porównania użycie droższych ogniw monokrystalicznych pozwala na uzyskanie sprawności na poziomie 20%. Zastosowanie ogniw polikrystalicznych jest więc sensownym kompromisem między optymalnymi osiągami i kosztem instalacji.

ERGOS - panele słoneczne na farmie fotowoltaicznej - ogniwa polikrystaliczne paneli I generacji są koloru niebieskiego

Ogniwa polikrystaliczne – prosta produkcja i niska cena

Każdy, kto przeczytał opis produkcji ogniw monokrystalicznych wie, że produkcja ogniw to skomplikowany i wymagający proces. To niestety znacząco wpływa na cenę… A co jeśli dałoby się uprościć proces produkcji? Odpowiedzią są ogniwa polikrystaliczne, które zamiast tworzyć jednolity kryształ krzemu, łączą w sobie wiele kryształów. Widać to w ich strukturze, która przypomina niekiedy wzory szronu na szybie.

Jak powstają ogniwa polikrystaliczne

Podobnie jak w przypadku ogniw monokrystalicznych, najpierw kryształy krzemu lądują tyglu. Tam poddaje się je obróbce cieplnej, aby w temperaturze około 1500 stopni Celsjusza bloki stopiły się i połączyły. Tym razem nie poddaje się ich jednak wirowaniu, a pozwala na stopniowe ostygnięcie,w trakcie którego w bryle uwidacznia się struktura poszczególnych kryształów.

Tak przygotowaną bryłę tnie się na cienkie plastry. Najczęściej cięcie odbywa się za pomocą stalowej nici, jednak zależnie od zdolności producenta czasami używa się do tego celu lasera. Im większa bryła, tym większe są pojedyncze plastry, co niesie za sobą znacznie lepsze wykorzystanie powierzchni panelu. Wytworzenie bryły o określonym kształcie jest jednak znacznie tańsze, prostsze i mniej czasochłonne niż w przypadku ogniw monokrystalicznych.

Ponieważ ogniwa polikrystaliczne nie były poddawane wirowaniu w trakcie produkcji, bryła nie ma kształtu walca lecz prostopadłościanu. Dlatego właśnie poszczególne ogniwa monokrystaliczne mają zaokrąglone bądź ścięte rogi, podczas gdy ogniwa polikrystaliczne są proste. Dzięki takiemu formatowi powierzchnia panelu jest znacznie łatwiejsza do zagospodarowania, a pola martwe są znacznie mniejsze.

Zestawienie ogniwa polikrystalicznego i monokrystalicznego

Wyżej wspominaliśmy o wzorze szronu, więc warto rozwinąć ten temat jako ciekawostkę. Na plastrach widać wiele plam w odcieniach koloru niebieskiego i granatowego. Każda “plama” pochodzi z kryształu, który ułożony był pod nieco innym kątem w stosunku do sąsiednich. Po ostygnięciu kryształu ułożyły się w sposób podobny do tego przed stopieniem.

Dalej produkcja paneli wygląda podobnie jak w przypadku ogniw monokrystalicznych. Powleka się je dodatkowymi warstwami antyrefleksyjnymi, nadrukowuje elektrody i umieszcza na podstawie.

Panele fotowoltaiczne polikrystaliczne i ich wydajność

Jak już wiadomo, technologia polikrystaliczna jest mniej wydajna, niż monokrystaliczna, ale nie jest to jakaś duża różnica pomiędzy tymi rodzajami ogniw. Ogólnie przyjmuje się, że sprawność ogniw fotowoltaicznych polikrystalicznych wynosi około 16%, ale wszystko głównie zależy od producenta i wybranego modelu. Ze względu na nieznacznie mniejszą wydajność polikrystaliczne panele wymagają większej powierzchni, co oznacza, że do uzyskania takiej samej mocy potrzeba większej powierzchni na montaż instalacji PV. Wybierając pomiędzy modułami fotowoltaicznymi mono- i polikrystalicznymi, należy także pamiętać o tym, że te pierwsze będą bardziej efektywne w dni pochmurne, natomiast te drugie w dni słoneczne.

Panele monokrystaliczny czy polikrystaliczne? Jakie są różnice?

Fachowiec zajmujący się montażem fotowoltaiki spojrzy na panele i określi czy są one polikrystaliczne, czy monokrystaliczne. Czym różnią się panele? Surowiec, z którego produkuje się moduły monokrystaliczne ma okrągły kształt. Aby na prostokątnej powierzchni zmieścić więcej ogniw, przycina się im krawędzie. W efekcie poszczególne ogniwa wyglądają jak prostokąty z zaokrąglonymi brzegami. Panel polikrystaliczny produkowany jest z surowca o kształcie prostokąta, dzięki czemu nie ma potrzeby ścinania krawędzi, aby zmieścić je w określonym obszarze. Dodatkowo ma on niejednolitą powierzchnię, na której widoczne są kryształy krzemowe. Oba urządzenia, składają się z ogniw fotowoltaicznych, które łączy się, by uzyskać większe napięcie.

Na co zwrócić uwagę podczas wyboru paneli polikrystalicznych i monokrystalicznych?

W trakcie podejmowania decyzji o wyborze paneli polikrystalicznych czy monokrystalicznych należy zwrócić uwagę na karty katalogowe. Rozważa się więc jedynie zakup modeli od sprawdzonych producentów, co przełoży się na gwarancję wydajności paneli i bezawaryjności przez kilkadziesiąt lat. Warto więc zwrócić uwagę na takie parametry jak awaryjność paneli fotowoltaicznych, temperature coefficient of power, spadek mocy maksymalnej w czasie i moc uzyskiwaną przy mniej sprzyjających warunkach.

Moduły polikrystaliczne – wady i zalety

Do zalet paneli polikrystalicznych należy przede wszystkim zaliczyć niskie koszty produkcji i tym samym niższe ceny instalacji do wytwarzania energii elektrycznej. W przypadku tego typu paneli ilość odpadków krzemu jest zdecydowanie mniejsza niż w przypadku ogniw z monokryształu krzemu. Niestety, ale polikryształowe ogniwa są mniej wydajne i wymagają zapewnienia większej powierzchni pod instalację PV do odpowiedniego zaopatrzenia domu w energię elektryczną. Jeśli istotna jest estetyka, to także panele fotowoltaiczne monokrystaliczne lepiej spełniają te oczekiwania. Ponadto ogniwa polikrystaliczne są mniej odporne na wysokie temperatury, co przekłada się na ich trwałość.

Więcej informacji na temat fotowoltaiki:

Ogniwa słoneczne

Panele słoneczne

Falowniki/inwertery