Istnieje kilka rodzajów paneli fotowoltaicznych. Panele te można sklasyfikować ze względu na ich skład i rodzaje zastosowanych w nich ogniw. Na przykład panel PERC może odbijać dłuższe fale światła niż standardowe ogniwo z krzemu monokrystalicznego. Innym rodzajem panelu fotowoltaicznego jest panel polikrystaliczny. Panele
PERC pozwalają na odbijanie większych długości fal światła Technologia
PERC to stosunkowo nowy wynalazek, który pozwala na odbijanie większych długości fal światła z paneli fotowoltaicznych. Proces produkcji ogniw słonecznych jest podobny do tego stosowanego w tradycyjnych panelach, ale metoda PERC pozwala na wychwytywanie większej ilości fotonów. Pozwala to na uzyskanie wyższej sprawności konwersji energii i mniejsze wydzielanie ciepła w modułach słonecznych. Zapewnia również wydajną pracę ogniw w warunkach słabego oświetlenia. Technologia PERC jest łatwa w produkcji i jest kompatybilna z większością standardowych urządzeń do produkcji ogniw słonecznych. Działa dla monokrystalicznych i polikrystalicznych ogniw słonecznych.
Proces PERC polega na zastosowaniu dodatkowej warstwy krzemu w celu poprawy wychwytywania elektronów w ogniwach słonecznych. Ta dodatkowa warstwa, zwana warstwą pasywacyjną, sprawia, że ogniwa fotowoltaiczne PERC są bardziej wydajne. Ogniwa PERC pozwalają również na pochłanianie światła o większej długości fali. Technologia
PERC pomaga również zmaksymalizować produkcję na małej powierzchni dachu – część ta została skonstruowana przez redaktorów serwisu euro-budowanie.pl. Jest tolerancyjna na zmiany temperatury, łatwa w produkcji i łatwo dostępna. Proces PERC umożliwia również wyprodukowanie większej ilości energii z mniejszej powierzchni niż w przypadku konwencjonalnych modułów słonecznych. Ponadto instalacja jest szybsza w przypadku paneli słonecznych PERC niż w przypadku konwencjonalnych modułów.
Technologia PERC łączy dodatkowe warstwy na tylnej powierzchni ogniwa słonecznego. Warstwa ta podwaja zdolność absorpcyjną ogniwa słonecznego, a także utrzymuje optymalną temperaturę ogniw. Proces ten zmniejsza liczbę strat w konwencjonalnych modułach krzemowych spowodowanych rekombinacją elektronów.
Ogniwa słoneczne PERC są stosunkowo nowym osiągnięciem w przemyśle solarnym. W przeciwieństwie do ich konwencjonalnych odpowiedników krzemowych, moduły PERC mają wyższą wydajność i moc znamionową. Ponadto, panele słoneczne PERC są tańsze niż tradycyjne panele krzemowe. Generują one do 5% więcej energii elektrycznej niż przeciętny zestaw solarny. Jest to świetna wiadomość dla entuzjastów energii słonecznej, a przewiduje się, że moduły PERC staną się normą w ciągu najbliższych kilku lat.
Monokrystaliczne ogniwa krzemowe typu N (IBC)
W panelach fotowoltaicznych monokrystaliczne ogniwa typu N (IBC) mają przewagę nad ogniwami typu p. Ogniwa typu N mają większą wrażliwość na zmiany stanu polaryzacji, wytrzymują wyższe temperatury. Są też mniej podatne na utlenianie niż ogniwa typu p.
Ogniwa IBC z krzemu monokrystalicznego nie mają metalowych styków z przodu, co skutkuje większym obszarem konwersji dla fotonów. W panelach IBC zastosowano jednak warstwę interdykcyjną typu p na tylnej części ogniwa, która ma większy obszar do tworzenia pary elektron-dziura.
Sprawność panelu słonecznego zależy od wielu czynników, w tym od rodzaju ogniwa. Najbardziej wydajne panele mają ogniwa o wysokiej sprawności typu N (powyżej 21%), ale kosztują więcej. Najlepiej sprawdzają się w miejscach, gdzie przestrzeń montażowa jest ograniczona. Mają też tendencję do dłuższej żywotności, podczas gdy ogniwa typu P ulegają szybszej degradacji.
Urządzenia z krzemu monokrystalicznego są produkowane w procesie zwanym Czochralskim. Proces ten wymaga komory produkcyjnej o temperaturze około 1500degC. Atomy zanieczyszczeń są dodawane w celu domieszkowania surowego krzemu i stopienia go do stanu krystalicznego. Następnie na krysztale nasiennym montowany jest obracający się wał. Poprzez kontrolę gradientu temperatury i szybkości ciągnięcia, płytka jest następnie cięta na drobne plasterki. Ogniwo słoneczne typu N jest najbardziej wydajnym ogniwem, jakie można wyprodukować.
Zarówno ogniwa typu IBC jak i typu p mogą być wykonane z tego samego materiału półprzewodnikowego. Różnica między nimi polega na sposobie formowania kontaktów metalowych. Na przykład ogniwa z krzemu monokrystalicznego typu N wymagają wysokiej jakości podłoży i pasywacji powierzchni. Wymagają również dużej precyzji w ustawieniu kontaktów metalowych na tylnej stronie.
Ogniwa HJT
Ogniwa typu High-Joint-Treasure (HJT) są nowym typem ogniw fotowoltaicznych, które mogą poprawić sprawność paneli. Ogniwa te wykorzystują trzy warstwy materiału PV. Pierwsza warstwa nazywana jest amorficznym cienkowarstwowym krzemem i zbiera światło słoneczne przed przekształceniem go w energię elektryczną. Druga warstwa jest nazywana warstwą c-Si, i przekształca większość światła słonecznego w energię elektryczną. Ogniwa słoneczne HJT są znacznym ulepszeniem w stosunku do standardowych monokrystalicznych modułów PV.
W porównaniu do konwencjonalnych ogniw, ogniwa HJT są tańsze i mają większą sprawność. Ich zwiększona wydajność wynika z zastosowania cienkiej warstwy, która może absorbować dodatkowe fotony. Technologia HJT jest również bardziej opłacalna niż standardowe ogniwa homojunction. Ponadto, ogniwa HJT tracą mniejszą moc po podgrzaniu, co czyni je lepszymi dla gorętszego klimatu. Ogniwa
HJT są jeszcze w powijakach, ale oczekuje się, że będą komercyjnie dostępne w drugiej połowie 2019 roku. Zdolność produkcyjna ma sięgać 200 megawatów rocznie. Technologia jest również w stanie poprawić procesy produkcyjne, aby ogniwa HJT były tańsze. Jednak pomimo korzyści płynących z zastosowania HJT, mogą być one podatne na degradację wynikającą z działania światła i podwyższonej temperatury.
Ważną kwestią jest również temperatura paneli. Wyższa temperatura obniży moc wyjściową ogniw. Należy jednak pamiętać, że niskie temperatury mogą w rzeczywistości zwiększyć produkcję energii. Gdy temperatura jest niższa niż 25 stopni Celsjusza, napięcie ogniw PV wzrasta, a to pozwala panelom słonecznym osiągnąć maksymalną moc (Pmax) przez krótki czas.
Ogniwa polikrystaliczne
Ogniwa monokrystaliczne w panelach fotowoltaicznych są bardziej wydajne i produkują więcej energii elektrycznej na stopę kwadratową niż ogniwa polikrystaliczne. Są one również bardziej wydajne w ciepłych warunkach pogodowych i mają tendencję do dłuższego działania. Większość producentów udziela gwarancji na te ogniwa na 25 lat lub więcej. Monokrystaliczne ogniwa słoneczne są droższe niż panele polikrystaliczne.
Ogniwa polikrystaliczne są nieco mniej wydajne niż ogniwa monokrystaliczne. Zwykle osiągają sprawność 13-15% i są nieco większe. Niemniej jednak można je dostosować do potrzeb klienta poprzez zastosowanie kolorowych arkuszy tylnych lub wzorów ramek. Na przykład panele monokrystaliczne mogą być wykonane tak, aby przypominały watę cukrową. A panele polikrystaliczne mogą mieć również niestandardowe ramy i arkusze tylne.
Monokrystaliczne ogniwa PV są również powszechnie stosowane. Dostępne są moduły z krzemu monokrystalicznego (MCS), które mają kilka zalet, w tym niski koszt. Ponadto zawierają one pojedyncze kryształy o grubości 0,3 mm. Ogniwa monokrystaliczne są bardziej wydajne w gorących temperaturach i tolerancji na ciepło niż polikrystaliczne ogniwa słoneczne.
Ogniwa polikrystaliczne w panelach fotowoltaicznych są wykonane z krzemu i dlatego są łatwiejsze w produkcji niż ogniwa monokrystaliczne. Ich sprawność jest jednak nieco niższa od monokrystalicznych i waha się w granicach 15-20 procent. Zajmują też więcej miejsca niż monokrystaliczne. Polikrystaliczne panele słoneczne są jednak z reguły tańsze.
Monokrystaliczne panele słoneczne są bardziej wydajne niż panele cienkowarstwowe, ale są też droższe. Moduły monokrystaliczne wymagają więcej miejsca na dachach. Są one również w stanie wytrzymać grad uderzający z prędkością 50 mph. W przypadku dachowych systemów fotowoltaicznych należy wybrać wysokowydajne monokrystaliczne panele słoneczne, które są bardziej skuteczne w maksymalizacji produkcji energii elektrycznej i obsługi. Jeśli powierzchnia dachu jest czynnikiem ograniczającym, należy rozważyć system montowany na ziemi.
Proces wytwarzania panelu monokrystalicznego obejmuje kilka etapów, w tym czyszczenie płytek i wytrawianie chemiczne. Proces wytrawiania chemicznego przebiega zwykle anizotropowo i tworzy na powierzchni płytki mikronowej wielkości piramidy. Następnie, przed drukowaniem i po wypaleniu, nakładana jest dielektryczna powłoka antyrefleksyjna o długości ćwierć fali. Dielektrykiem tradycyjnie był TiO2, ale azotek krzemu szybko staje się popularnym wyborem.
CIGS Panele cienkowarstwowe
CIGS Cienkowarstwowe ogniwa PV są produkowane na elastycznych podłożach, które są lżejsze i cieńsze niż konwencjonalne ogniwa krzemowe. Dzięki temu projektanci mogą mieć większą elastyczność projektową. Dodatkowo, ogniwa te są odporne na uderzenia. Cienkowarstwowe ogniwa słoneczne CIGS mogą być zintegrowane z konstrukcjami, w tym z budynkami i pojazdami. Mają również niski profil, co oznacza, że nie dodają dużo wagi.
Dzięki niskim kosztom produkcji, CIGS może konkurować z konwencjonalnymi panelami słonecznymi. Przewaga kosztowa CIGS będzie się zwiększać wraz z dojrzewaniem technologii i poprawą jej wydajności. Wykres sprawności PV NREL oraz poszczególne publikacje dają przegląd postępów technologii CIGS.
Najwyższe sprawności konwersji ogniw słonecznych CIGS osiągane są na poziomie ogniw. Straty na poziomie modułu wynikają z nieaktywnych obszarów i połączeń szeregowych, które ograniczają prąd do najmniej wydajnego ogniwa w module. Według National Renewable Energy Laboratory najwyższa sprawność osiągnięta przez ogniwa słoneczne CIGS wynosi 22,6%, natomiast ogniwo multi-Si pobiło ostatnio światowy rekord 21,9%.
Szereg naukowców z NREL opracowało trzyetapowy proces wytwarzania warstwy absorbera CIGS. Technika ta pozwala na odpowiednie uformowanie cienkiej warstwy CIGS, która jest niezbędna do efektywnego gromadzenia nośników ładunku. Ponadto pozwala ona na uformowanie warstwy okiennej z ZnO:Al.
CIGS cienkowarstwowe panele fotowoltaiczne są wysoce wydajne i elastyczne. Nie doświadczają strat ciepła, które występują w przypadku paneli krzemowych. Ponadto zachowują wysoką sprawność nawet przy świetle rozproszonym.
