Powszechnie wiadomo, że panele słoneczne przechwytują energię Słońca i zamieniają ją w czystą energię elektryczną. Czy wiedzieliście, że panele mają różną konstrukcję? Tak właśnie jest. Produkowane są dwa główne typy paneli: monokrystaliczne i polikrystaliczne. Co je różni? Jak ich budowa wpływa na proces instalacji? Czy mają inną wydajność? Poniżej znajdziecie odpowiedzi na te i inne pytania, co pomoże dokonać wyboru najlepszego typu paneli dla Waszego domu.
Jak w ogóle działają panele słoneczne?
Zanim w ogóle zaczniemy dyskusję o różnicach między panelami mono- i polikrystalicznymi, musimy najpierw wyjaśnić ogólną zasadę działania paneli słonecznych. Ogólnie rzecz biorąc, panele słoneczne umożliwiają cząsteczkom światła (fotonom) wytrącać z atomu elektrony i zbierać je w celu wygenerowania energii elektrycznej. Taki proces zachodzi w małych układach zwanych ogniwami fotowoltaicznymi (PV), które generują energię. Każde ogniwo przełożone jest co najmniej jedną warstwą krzemu lub innego półprzewodnika. Ogniwa PV układane są tak, aby utworzyć panel. Jednak aby mógł działać, należy wygenerować pole elektryczne. Gdy do ogniwa PV doda się inny materiał, jak na przykład fosfor, zyskuje ono ładunek dodatni lub ujemny. Oddziałując na siebie ładunki te tworzą pole elektryczne.
Na koniec, po bokach umieszcza się metalowe płytki, które zbierają elektrony i przesyłają je przewodami, umożliwiając generowanie energii elektrycznej. Ten film prezentuje dokładnie proces produkcji paneli słonecznych.
Jak zbudowane są panele monokrystaliczne?
Skoro już wiemy jak działają panele, przejdźmy do różnic w ich budowie. W rzeczywistości jedyną różnicą pomiędzy panelami monokrystalicznymi i polikrystalicznymi jest sposób cięcia płytek krzemowych.
Panele monokrystaliczne to najstarsza i najbardziej rozpowszechniona technologia paneli słonecznych. Jak sugeruje nazwa, panel monokrystaliczny składa się z pojedynczej struktury krystalicznej. Ich charakterystyczną cechą jest też jednolity kolor oraz zaokrąglone krawędzie ogniw.
Ogniwa monokrystaliczne wykonane są ze sztabek krzemowych o cylindrycznym kształcie. Taki krzemowy cylinder cięty jest następnie na cztery plastry, które z kolei wykorzystywane są do budowy ogniwa. Proces ten zwany jest Metodą Czochralskiego i jest to najpopularniejsza obecnie metoda otrzymywania monokryształów. Ta metoda produkcji paneli słonecznych ma szereg zalet, stąd jej popularność:
Zalety:
- Najwyższa wydajność – panele monokrystaliczne produkowane są z najlepszej klasy krzemu. Im ciaśniej umieszczone cząsteczki krzemu, tym bardziej wydajny jest proces przyciągania elektronów. W ten sposób mierzy się czystość krzemu. Panele monokrystaliczne charakteryzują się najlepszą klasą krzemu, przez co są bardziej wydajne.
- Mniejsza powierzchnia – Ze względu na wyższą wydajność paneli monokrystalicznych, mniej paneli wymaganych jest do wygenerowania energii dla domu czy biura.
- Trwałość – Większość producentów oferuje 25-letnią gwarancję na panele monokrystaliczne.
- Lepsza wydajność przy słabszym nasłonecznieniu niż panele polikrystaliczne
- Wyższa odporność na wysokie temperatury – Panele monokrystaliczne wykazują nieznacznie wyższą odporność na wysokie temperatury niż ich polikrystaliczne odpowiedniki. Oznacza to, że w gorętszych rejonach wyższe temperatury nie skracają znacznie okresu przydatności paneli. Jednak jest to kwestia pomijalna, jeśli nie mieszkamy w klimacie pustynnym.
Wady:
- Droższa produkcja – Panele polikrystaliczne są łatwiejsze w produkcji i w ostatnich latach zyskały na popularności. Panele monokrystaliczne są droższe niż jakiekolwiek inne modele dostępne na rynku.
- Jeśli część panelu zostaje zanieczyszczona kurzem lub brudem, cały obwód może ulec awarii. Mikroinwertery zabezpieczają przed takimi awariami, więc montowanie inwerterów oddzielnie dla każdego panelu stanowi zabezpieczenie przed problemem zabrudzeń. Jednak to z kolei podnosi koszty instalacji.
Jak zbudowane są panele polikrystaliczne?
Panele polikrystaliczne to produkt stosunkowo nowy. Ich produkcja zaczyna się podobnie jak w przypadku paneli monokrystalicznych – tu kryształy krzemowe również lądują w kadzi z płynnym krzemem.
Jednak zamiast wyjmowania kryształów z kadzi, jak ma to miejsce w przypadku produkcji płytek monokrystalicznych, tutaj kadzi pozwala się ostudzić. To właśnie ten etap sprawia, że płytki polikrystaliczne mają charakterystyczną, nieregularną powierzchnię i ziarnistą budowę ogniw.
Przez lata uważano, że ten sposób produkcji obniża wydajność paneli i to w pewnym sensie prawda. Jednak, koszty wyprodukowania płytek polikrystalicznych są o wiele niższe i mniejsza jest też ilość odpadów produkcyjnych krzemu.
W roku 2015, firma Trina Solar ustanowiła rekord wydajności ogniw polikrystalicznych – wyprodukowane przez nią ogniwa osiągnęły wydajność 21.25%. Oznaczało to, że spółka jest w stanie produkować panele o wydajności 18-20% – jest wynik, który wcześniej był nie do pomyślenia.
Oznacza to, że wraz z doskonaleniem technologii, panele polikrystaliczne powoli zbliżają się wydajnością do swoich rówieśników monokrystalicznych.
Zalety:
- Niższe koszty produkcji – Nie tylko sam proces produkcji paneli polikrystalicznych jest tańszy niż w przypadku monokryształów, ale również ilość odpadów krzemu jest znacznie niższa. Skoro tańsza jest produkcja, tańsza jest również instalacja.
Wady:
- Niższa wydajność – Najczęściej panele polikrystaliczne działają z wydajnością ok. 14-16%. Obecnie, osiągając parametry rzędu 18-20% panele polikrystaliczne wciąż pozostają mniej wydajne niż modele monokrystaliczne.
- Większa powierzchnia – Panele polikrystaliczne zwykle wymagają więcej powierzchni aby zaspokoić zapotrzebowanie domu na energię. Nie oznacza to jednak, że panele monokrystaliczne będą działać lepiej niż polikrystaliczne.
- Gorsza estetyka – Ze względu na jednolitą powierzchnię paneli monokrystalicznych, panele polikrystaliczne nie są konkurencyjne pod względem estetycznym. Jednak ma to znaczenie wyłącznie w sytuacji, gdy rzeczywiście zależy nam na wysokiej estetyce naszego systemu.
- Słabsza odporność na wysokie temperatury – Technicznie rzecz biorąc, oznacza to, że okres użytkowania panelu ulega skróceniu. Jednak, znowu, nie jest to problemem jeśli nie mieszkamy w tak gorących rejonach jak Arizona czy Nowy Meksyk.
Krótkie podsumowanie zalet i wad obu rozwiązań znajdziemy w tym wideo, gdzie prowadząca omawia wiele z kwestii poruszonych w tej części tekstu.
Który typ jest lepszy?
W zestawieniu paneli monokrystalicznych i polikrystalicznych, te pierwsze okazują się być bardziej wydajne i trwalsze, przez co wydają się być lepszym wyborem. Jednak przed podjęciem decyzji o wyborze, należy uwzględnić kilka czynników:
- Cenę
- Powierzchnię
- Zacienienie lub zabrudzenia
- Klimat
Z firmą instalacyjną należy omówić jeszcze kilka innych kwestii, ale te cztery są najważniejsze. Omówmy je.
Cena: Panele monokrystaliczne są o wiele droższe w produkcji od modeli polikrystalicznych. Jest to widoczne na rachunku wystawionym przez instalatora. Z tego właśnie powodu wiele osób decyduje się na wybór polikryształów, ponieważ ten typ paneli może być łatwiejszy i tańszy zarówno w produkcji jak i instalacji, zwłaszcza jeśli musimy zamontować dodatkowy osprzęt.
Powierzchnia: Jeśli dysponujemy ograniczoną powierzchnią, być może należy rozważyć panele monokrystaliczne. Ze względu na wyższą wydajność, wymagają one mniejszej powierzchni niż panele polikrystaliczne, aby pokryć to samo zapotrzebowanie na energię.
Zacienienie i zabrudzenia: Jeśli dach waszego domu jest częściowo zacieniony lub znajduje się w rejonie o dużym natężeniu kurzu lub częstych opadach śniegu, modele polikrystaliczne mogą okazać się najlepszym wyborem. Zdarzało się, że systemy monokrystaliczne przestawały działać nawet gdy jedynie część panelu została zacieniona lub pokryta brudem bądź śniegiem.
Instalacja mikroinwertera może zapobiec takim problemom jednak jest to dodatkowy osprzęt i dodatkowa pozycja na rachunku, więc warto wziąć to pod uwagę.
Klimat: Pisaliśmy, że panele monokrystaliczne są bardziej odporne na wysokie temperatury niż polikrystaliczne. Jeśli mieszkacie w rejonach z gorącym klimatem, może być to czynnik godny uwagi, gdyż niższa odporność na wysoką temperaturę może skracać okres użytkowy systemu.
Większość ekspertów zgadza się, iż nie jest to duży problem o ile nie mieszkamy w klimacie pustynnym. Jednak może stanowić to temat do omówienia z firmą instalacyjną.
Podsumowując
W ocenie paneli monokrystalicznych i polikrystalicznych znajdujemy wiele zalet i wad obydwu systemów. Oczywiście najważniejszą z nich jest wydajność energetyczna. Kolejną jest powierzchnia niezbędna dla obu typów paneli. Jednak, w większości obszarów, oba rozwiązania stanowią dobry wybór.
Decydując się na jeden z systemów, należy rozważyć kilka kwestii:
- Cenę
- Wydajność energetyczną
- Potrzebną powierzchnię
- Klimat
- Zacienienie lub zabrudzenia[1].
[1] https://www.sunpowerbythesolarquote.com/blog/monocrystalline-vs-polycrystalline-solar-panels
