Arkadiusz Mędrzak
Panele fotowoltaiczne produkowane są z wykorzystaniem kryształów krzemu. Mogą być zbudowane z ogniw monokrystalicznych lub polikrystalicznych. Lepiej wybrać panele monokrystaliczne czy polikrystaliczne? Przekonaj się, czym się różnią te systemy fotowoltaiczne!
Panele słoneczne zbudowane są z połączonych ze sobą ogniw, wykonanych z krzemu. Ten pierwiastek to półmetal (półprzewodnik) o wyjątkowych właściwościach, w którym pod wpływem oddziaływania fotonów, czyli nieprzerwanego strumienia ze Słońca, powstaje ruch elektronów. Przenosi się on przez przewody do falownika, a później – do sieci i odbiorników elektrycznych. By jednak było to możliwe, krzem musi mieć postać krystaliczną. Stąd też powstało pojęcie paneli monokrystalicznych i polikrystalicznych. Które z nich są bardziej wydajne?
Panele monokrystaliczne czy polikrystaliczne? Budowa
Instalacja fotowoltaiczna jest złożona z paneli słonecznych. Odpowiadają one za pochłanianie cząsteczek światła – fotonów, które wytrącają z atomu elektrony i zbierają je w celu generowania energii elektrycznej. Proces ten zachodzi w ogniwach solarnych PV, a te składają się na każdy pojedynczy panel. Właśnie one generują energię i w tym celu pokrywane są w procesie produkcji warstwą krzemu lub innego półprzewodnika. Poza nim do fotoogniw dodaje się też inny materiał, np. fosfor, który daje ogniwom ładunki dodatnie lub ujemne, oddziałujące na siebie i wytwarzające pole elektryczne. Panel ograniczony jest po bokach metalowymi płytkami odpowiadającymi za zbieranie elektronów i przesyłanie ich przewodami do falownika. Zanim odpowiemy na pytanie, czy lepszy będzie wybór paneli monokrystalicznych, czy polikrystalicznych, przybliżymy ich budowę.
Panele monokrystaliczne i polikrystaliczne – podobieństwa i różnice
Na rynku są dostępne panele monokrystaliczne i panele polikrystaliczne. W obu występuje warstwa krzemu, a różnią się one od siebie sposobem cięcia płytek krzemowych, inaczej przetwarzania krystalicznego krzemu na fotoogniwa.
Jak sama nazwa wskazuje, panele monokrystaliczne są produkowane z dużego monokryształu krzemu, który w przekroju jest kołem. Moduły polikrystaliczne mają natomiast inny kształt ogniw, gdyż powstają one z polikrystalicznego krzemu, czyli takiego, który został wykrystalizowany z wielu monokryształów. Mogą mieć kształt kwadratu lub prostokąta, dlatego łatwo je rozpoznasz.
Charakterystyka paneli fotowoltaicznych monokrystalicznych
Panele fotowoltaiczne monokrystaliczne są wykonane z monokryształu krzemu o przekroju okrągłym i uporządkowanej strukturze. Mają jednolitą powierzchnię, a po połączeniu fotoogniw w duży panel zauważysz wolne przestrzenie na łączeniu poszczególnych fragmentów. Monokrystaliczne panele cechują się wyższą sprawnością w porównaniu z polikrystalicznymi. Średnio sprawność ta wynosi od 17 do 22 procent, dlatego po to, by wytworzyć tę samą pożądaną ilość energii, potrzebujesz takich paneli PV o mniejszej powierzchni. Odpowiada za to uporządkowana struktura fotoogniw w moduły mono, w której swobodnie mogą poruszać się elektrony. Pozwala to uzyskać większą sprawność przy przekształcaniu energii słonecznej w elektryczną.
Jak wygląda produkcja ogniw monokrystalicznych?
Proces produkcji ogniw mono jest bardziej skomplikowany niż polikrystalicznych. Za ciekawostkę możesz uznać fakt, że realizowany jest on z wykorzystaniem metody Czochralskiego. Jan Czochralski, od którego wzięła ona swoją nazwę, był polskim chemikiem wynalazcą i opracował metodę produkcji dużych, cylindrycznych monokryształów krzemu. Są one wytwarzane z wykorzystaniem wysokiej jakości i czystości polikryształków owego krzemu, stapianych w temperaturze 1500 stopni Celsjusza w jedną masę, do której dodawany jest zarodek kryształu, czyli pojedynczy jego blok. W ciągu 48 godzin powstaje pożądany produkt – monokryształ, który krojony jest w plastry, układane jak najbliżej względem siebie. Po opleceniu ich przewodami tworzą się wspólnie fotoogniwa, a z nich powstaje moduł fotowoltaiczny.
Specyfika paneli polikrystalicznych
Drugim rodzajem rozwiązań, z których możesz skorzystać, są panele polikrystaliczne, opracowane jako alternatywa dla monokrystalicznych. Mają one kształt zbliżony do kwadratu lub prostokąta, ponieważ w procesie produkcji kryształy krzemowe są zatapiane w płynnym krzemie, ale nie wyjmuje się ich z kadzi. Po ostudzeniu dzieli się je na płytki polikrystaliczne o nieregularnej powierzchni i ziarnistej strukturze. Takie ogniwa są tańsze w produkcji i choć nie mogą uzyskać takiej wydajności jak moduły mono to jednak jest ona wystarczająco duża, zwłaszcza w zestawieniu z kosztami wytworzenia fotoogniw polikrystalicznych.
Progres wydajności paneli polikrystalicznych
Wraz z doskonaleniem technologii produkcji panele polikrystaliczne zwiększają swoją wydajność. Warto podkreślić, że już w 2015 roku jeden z producentów – firma Trina Solar – ustanowił rekord wydajności paneli polikrystalicznych. Fotoogniwa wyprodukowane przez to przedsiębiorstwo dały wydajność rzędu 21 procent. Przeciętna sprawność modułu polikrystalicznego mieści się w granicy 14-16 procent.
Porównanie modułów polikrystalicznych i monokrystalicznych
Jeśli planujesz instalację fotowoltaiczną na swoim dachu, zastanów się, czy wybrać panele mono- czy polikrystaliczne. Wybór paneli jest uwarunkowany przede wszystkim:
- wydajnością i współczynnikiem jej straty;
- wielkością powierzchni instalacji;
- ceną.
Poniżej w tabeli zgromadziliśmy najważniejsze cechy różniące oba rozwiązania w zakresie ogniw PV:
| Panele monokrystaliczne | Panele polikrystaliczne | |
| Wydajność działania | 17-22 proc., a niektóre przekraczają 25 proc. (np. panel monokrystaliczny z serii X-23 Sunpower) | 14-16 proc., choć można już uzyskać wydajność na poziomie nawet ponad 20 proc. |
| Współczynnik temperaturowy | 0,01 do 0,03 punktów procentowych straty wydajności na stopień Celsjusza | Wyższy współczynnik straty |
| Powierzchnia instalacji | Mała | Duża |
| Wygląd | Czarne ogniwa, w kształcie kwadratu z mocno ściętymi, zaokrąglonymi rogami | Niebieskie ogniwa o kwadratowym lub prostokątnym kształcie |
| Cena | Droższe | Tańsze |
Co wybrać – panele mono czy polikrystaliczne?
Mocną stroną paneli mono jest wysoka sprawność działania, co dla wielu inwestorów będzie kluczową cechą, dlatego i ty powinieneś wziąć ją pod uwagę. Zajmują one mniej miejsca na dachu i generują niższe koszty montażu. Natomiast będą droższe od modułów polikrystalicznych, zwłaszcza w przeliczeniu PLN/Wp. Ich głęboki, czarny odcień co prawda ma drugorzędne znaczenie, ale dla niektórych to właśnie ten elegancki kolor będzie jednym z czynników wyboru pomiędzy modułami polikrystalicznymi czy monokrystalicznymi. Niewykluczone, że ty również zwrócisz na to uwagę.
Panele polikrystaliczne – cena a wydajność
Zaletą paneli fotowoltaicznych polikrystalicznych jest ich niska cena. Za każdy wat mocy, który wytworzą, możesz zapłacić mniej. Ich sprawność zasadniczo jest jednak niższa, dlatego potrzebne będą ci większe panele, co wiązać się będzie z większymi kosztami instalacji. W standardowych, dobrych warunkach, gdzie na dachu możesz zainstalować fotowoltaikę z dobrą ekspozycją na słońce, wykorzystaj moduły polikrystaliczne, które są tańsze. W takiej sytuacji możesz uzyskać pożądaną sprawność ich działania.
Kiedy wybrać panele monokrystaliczne?
Jeśli jednak twój dach ma niewielką powierzchnię i nie jest możliwe zamontowanie modułów polikrystalicznych, panele monokrystaliczne będą znakomitą alternatywą dla pokrycia twojego zapotrzebowania na prąd. Wybór tych drugich fotoogniw zalecany jest również wtedy, gdy masz mało miejsc na dachu, które nie są narażone na cień rzucany np. z pobliskiego słupa. Zamiast zaopatrywać instalację w mikroinwertery, umieść na dachu panele mono tak, aby znalazły się one w zasięgu słońca przez cały dzień.
Nowoczesne i wysokowydajne panele polikrystaliczne mogą być tak samo sprawne w działaniu, jak średniej czy niskiej jakości rozwiązania monokrystaliczne, a koszt ich nabycia będzie niższy. W niektórych okolicznościach, szczególnie wtedy, gdy dach jest mały, najlepszą opcją okaże się wybór paneli monokrystalicznych. Oba rozwiązania mają swoje wady i zalety, dlatego trudno mówić o zdecydowanej przewadze jednego typu paneli fotowoltaicznych.
