Panele monokrystaliczne i polikrystaliczne: Czym się różnią i które wybrać?
Produkcja energii elektrycznej ze światła słonecznego tylko w teorii wydaje się być prostym zagadnieniem. Istnieje szeroka gama technologii, które pozwalają na zbieranie promieniowania wysyłanego przez słońce i konwersję go na użyteczną energią. Obecnie, w tym zakresie, dominującą rolę pełni fotowoltaika (PV).
Po elektrowniach wodnych i wiatrowych fotowoltaika jest trzecim najważniejszym źródłem energii odnawialnej pod względem mocy generowanej na świecie. Międzynarodowa Agencja Energii (IEA), szacuje, że w czasie pięciu lat od 2019 do 2024 roku moc zainstalowanych na całym świecie systemów PV wzrośnie o 700..900 GW. Trend ten ma sprawić, że do połowy obecnej dekady, systemy fotowoltaiczne mogą stać się najpopularniejszym (jeśli chodzi o zainstalowaną moc) odnawialnym źródłem energii (OZE). Fotowoltaika jest także najtańszym źródłem energii elektrycznej (w regionach o wysokim potencjale słonecznym). Rekordowa cena, jaka została zaproponowana w tym roku (w Katarze) wyniosła 0,01567 USD/kWh (ok. 0,5829 zł/kWh).
Perspektywy rozwoju fotowoltaiki są tak optymistyczne, ponieważ jest to technologia, która cechuje się ogromną elastycznością instalacji. Farmy fotowoltaiczne mogą być wielohektarowymi instalacjami o mocy dziesiątek czy setek megawatów, ale także małymi, przydomowymi instalacjami, które montowane są na dachach domów. Wszystkie te systemy, niezależnie od skali, konstruowane są podobnie, dzięki czemu technologia, jaka za nimi stoi, może być tańsza i bardziej dostępna.
Jak są zbudowane panele monokrystaliczne?
W ogniwach monokrystalicznych, całe podłoże krzemowe, wykorzystywane do wykonania opisanej wcześniej „kanapki” jest pojedynczym kryształem. To znaczy, że w całej objętości płytki krzemowej atomy ułożone są dokładnie tak samo, równo względem siebie. Jak łatwo się domyślić, wytwarzanie tego rodzaju monokryształów nie jest trywialne. Są one produkowane w tzw. procesie Czochralskiego – do kadzi z roztopionym krzemem wkłada się malutki fragment monokryształu, który następnie jest powoli unoszony. Krzem na nim stygnie i krystalizuje w takim samym układzie, jak ten zarodek.
Czemu panele monokrystaliczne są tak wydajne?
Technologia monokrystalicznych ogniw fotowoltaicznych jest najstarszą, z sposobów budowy systemów PV. Podłoża z krzemu monokrystalicznego są, na ogół, czystsze i wyższej jakości. Niestety są również droższe. Ogniwa PV wykonane z krzemu monokrystalicznego mają jednolity wygląd i na ogół czarny, lub ciemnogranatowy kolor.
Jak są zbudowane panele polikrystaliczne?
W ogniwach polikrystalicznych podłoże krzemowe składa się z wielu kryształów. Substrat, z którego wykonane jest takie ogniwo, podczas krystalizacji krzemu w wielu domenach krystalicznych, ponieważ nie stosowano zarodka, na powierzchni, którego krystalizował się krzem. Polikrystaliczne podłoża produkowane są, poprzez powolne studzenie roztopionego krzemu, który krystalizuje się w wielu fazach, tworząc mozaikową strukturę kryształów.
Dopiero niedawno udało się wyprodukować krzem polikrystaliczny na tyle dobry, by można było produkować z niego ogniwa fotowoltaiczne. Na ogół podłoża polikrystaliczne są gorszej jakości, z większą ilością defektów i zanieczyszczeń. Obecnie jednak ich parametry coraz bardziej się poprawiają i pozwalają na konkurowanie na rynku. Z uwagi na prostszy proces produkcji, tego rodzaju substraty są tańsze w produkcji. Ogniwa PV wykonane z tego rodzaju materiału są na ogół niebieskie i mają widoczne w słońcu „łaty” związane z rożnymi domenami krystalicznymi w materiale.
Wydajność paneli monokrystalicznych i polikrystalicznych
Monokrystaliczne ogniwa fotowoltaiczne oferują wyższa wydajność konwersji światła na prąd elektryczny z uwagi na lepszą jakość podłoża i mniejsza liczbę defektów, ograniczający ruch elektronów. Polikrystaliczne ogniwa są mniej wydajne, ponieważ granice pomiędzy poszczególnymi kryształami stanowią utrudnienie w ruchu dla elektronów. Oznacza to, że panele monokrystaliczne dzięki bardziej zaawansowanej technologii i większej sprawności zawsze będą wydajniejsze niż panele polikrystaliczne. Biorąc pod uwagę dwa panele o tych samych wymiarach, monokrystaliczny będzie zawsze dysponować mocą większą o kilkadziesiąt Wp.
Cena paneli monokrystalicznych i polikrystalicznych
Metoda Czochralskiego wykorzystywana do produkcji modułów monokrystalicznych jest droga w realizacji przez co również same moduły są nieco droższe. Ogniwa polikrystaliczne są istotnie tańsze w produkcji. Biorąc pod uwagę dynamiczny rozwój branży i fakt, że naukowcy skupili się na udoskonalaniu produkcji paneli monokrystalicznych należy zaznaczyć, że w tej chwili cena panela monokrystalicznego w tej chwili jest bardzo dobra. Należy również pamiętać, że panele monokrystaliczne są co prawda nieco droższe ale mają też większą moc. Jeśli porównamy ilość Wp do ceny paneli, kalkulacja wychodzi na korzyść paneli monokrystalicznych.
Panele polikrystaliczne są opłacalne do montażu przeważnie w farmach fotowoltaicznych i bardzo dużych instalacjach gdzie można nadrobić mniejszą wydajność z jednostkową, dużą ilością zamontowanych paneli monokrystalicznych.
Estetyka paneli monokrystalicznych i paneli polikrystalicznych
Monokrystaliczne ogniwa oferują wyższą estetykę, poszczególne moduły maja jednolity ciemny kolor. Dostępne też są panele full black które są w całości czarne i dobrze komponują się z ciemnym pokryciem dachowym . Podłoża polikrystaliczne są „łaciate”. Moduły mają najczęściej kolor granatowy co bardzo wyróżnia się na tle dachu.
