Moduły fotowoltaiczne

Czy moduł i panel są tym samym? Budowa modułu fotowoltaicznego.

Tak, te pojęcia można stosować zamiennie. Moduł lub panel to zestaw połączonych ze sobą ogniw fotowoltaicznych, dzięki którym uzyskujemy energię elektryczną w postaci prądu stałego

Termin „panel” pojawił się w Polsce jako zapożyczenie z języka angielskiego i od kilku lat funkcjonuje na naszym rynku. 

Warto również wiedzieć, czym jest ogniwo fotowoltaiczne. Jest to pojedyncze złącze półprzewodników typu P i N, konwertujące energię promieniowania słonecznego na energię elektryczną. Ogniwa, nazywane często waflami, pod wpływem światła generują niskie napięcie stałe - dla najbardziej popularnego ogniwa krzemowego wynosi ono ok. 0,6 V. By uzyskać użyteczny poziom napięcia (około kilkudziesięciu woltów), wafle łączone są szeregowo przez lutowanie lub klejenie. Ustandaryzowana liczba 60 ogniw krzemowych pozwala uzyskać napięcie około 40 V. Napięcie pojedynczego ogniwa będzie różne w zależności od materiału półprzewodnika. W związku z tym długości łańcuchów są różne, co wpływa bezpośrednio na parametry elektryczne całego modułu fotowoltaicznego.

Łańcuchy ogniw są często łączone równolegle w celu uzyskania większej mocy całego modułu.

Moduł jest zbiorem pojedynczych ogniw, dlatego niesłusznie negowana nazwa „bateria ogniw fotowoltaicznych” jest nazwą poprawną. 

Natomiast nie należy stosować pojęcia „kolektor słoneczny”, ponieważ to urządzenie służące do  przetwarzania energii słonecznej na energię cieplną.


Jak działa moduł PV?

Światło promieniowania słonecznego to w rzeczywistości strumień fotonów. Gdy pada on na ogniwo fotowoltaiczne, czyli złącze P-N, powoduje rozbicie par: elektron-dziura. Uwolnione elektrony o ładunku ujemnym i dodatnio naładowane dziury gromadzą się na przeciwnych biegunach ogniwa,  generując stałe napięcie elektryczne.  Po zamknięciu obwodu elektrycznego z połączonych szeregowo ogniw elektrony wędrują w kierunku dodatnich dziur przez metalizowane kontakty w celu wyrównania potencjału. Tak powstały prąd elektryczny może być przetwarzany przez falownik fotowoltaiczny lub wykorzystany np. do zasilania odbiorników prądu stałego.


Jaka jest żywotność modułu PV?

Bez cienia wątpliwości można powiedzieć, że instalacja PV to inwestycja na lata. Moduły fotowoltaiczne są urządzeniami „długowiecznymi”, skonstruowanymi w sposób zapewniający im niezawodną pracę przez kilkadziesiąt lat - nawet w ekstremalnych warunkach pogodowych. Producenci zapewniają aż do 30 lat gwarancji na wyjściową moc modułu i jego bezawaryjność. Z biegiem czasu każdy moduł nieznacznie traci jednak swoją sprawność. W zależności od producenta, zastosowanych materiałów i technologii wykonania, gwarantowany spadek wydajności wynosi od 0,2 do 0,7% na rok. 

Dowodem na długą żywotność modułów PV może być przykład niemiecki. W latach 90. u naszych zachodnich sąsiadów uruchomiono program „1000 dachów”, który miał za zadanie zachęcać Niemców do przejścia na alternatywne źródła energii. Po 20 latach naukowcy z uniwersytetu w Chemnitz przeprowadzili testy położonych wówczas modułów. Osiągi wszystkich instalacji znacząco przekraczały 80% mocy początkowej.


Czy można zamontować moduły PV na każdym dachu?

Tak, konstrukcje montażowe są dedykowane do różnych pokryć i kątów nachylenia połaci dachowych. Dzięki odpowiedniemu dopasowaniu są w stanie zapewnić solidność posadowienia modułów fotowoltaicznych przy równoczesnym zachowaniu trwałości i szczelności dachu. 

Od nachylenia i azymutu powierzchni dachowej w dużej mierze zależy wydajność instalacji. W Polsce największą wydajność uzyskują moduły PV skierowane na południe, przy kącie nachylenia ok. 35° . Posiadacze płaskich dachów mogą liczyć na specjalne konstrukcje, które optymalizują ułożenie paneli w celu zwiększenia bezpieczeństwa instalacji i rocznego uzysku energii. 

Przeciwwskazaniem do montażu modułów PV jest jedynie zły stan techniczny budynku i powierzchnie zacienione.


Ile modułów należy zainstalować na dachu, aby instalacja PV sprostała potrzebom klienta?

W rozwiązaniu tego dylematu zawsze pomoże instalator lub doradca, który na podstawie rachunków za prąd z ostatnich lat i analizy parametrów technicznych dachu, powinien oszacować moc danej instalacji, by pomóc swojemu klientowi wybrać odpowiednie moduły oraz ich liczbę. 

Istotnym elementem jest zapotrzebowanie energetyczne domu. Instalator wraz z inwestorem muszą również zastanowić się, czy w najbliższych latach planowane są większe inwestycje. Montaż klimatyzacji, podgrzewanego podjazdu czy ładowarki do samochodów elektrycznych – to wszystko znacząco podwyższy zapotrzebowanie energetyczne. Warto uwzględnić te plany w projekcie.


Czy instalacja fotowoltaiczna działa zimą?

Tak, działa. W przypadku krzemowych ogniw fotowoltaicznych niska temperatura ma korzystny wpływ na funkcjonowanie instalacji fotowoltaicznej. Dzieje się tak dzięki temu, że napięcie ogniw rośnie wraz ze spadkiem temperatury. Konstrukcja modułów pozwala na pracę w bardzo niskich temperaturach, dlatego możemy z nich korzystać nawet na Antarktydzie.  

Należy jednak pamiętać, że zimą dzień jest relatywnie krótki i natężenie promieniowania słonecznego jest mniejsze niż latem. Z tego powodu produkcja energii będzie mniejsza niż w pory słoneczne.


Czy można zainstalować instalację fotowoltaiczną, nie posiadając uprawnień?

Jeśli nie posiadasz uprawnień instalatora – stanowczo odradzamy. Próba samodzielnego założenia instalacji fotowoltaicznej bez odpowiedniego przeszkolenia to wystawianie swojego zdrowia i życia na niepotrzebne ryzyko. Nieprzeszkolony „instalator” może zostać porażony prądem lub spaść z dużej wysokości. Źle zamontowana instalacja będzie również działać mniej wydajnie i może być bardziej narażona na usterki oraz pożary. Samodzielny montaż pozbawia Cię również prawa do gwarancji

Zachęcamy do kontaktu z doświadczonymi firmami, które specjalizują się w montażu instalacji PV.


Jaka jest różnica pomiędzy modułami monokrystalicznymi a polikrystalicznymi?

Moduł polikrystaliczny jest zbudowany z ogniw polikrystalicznego półprzewodnika, natomiast w module monokrystalicznym zastosowano ogniwa monokrystaliczne. 

Wytworzenie monokryształu krzemu wymaga większego nakładu energii niż produkcja polikryształu, dlatego cena pierwszego jest wyższa. Ogniwo monokrystaliczne charakteryzuje wyższa sprawność przetwarzania energii słonecznej w porównaniu do polikrystalicznego, natomiast amorficznego plasuje się na końcu. Przekłada się to na wielkość powierzchni zajmowanej przez ogniwa. Monokrystaliczne zajmują relatywnie najmniejszą powierzchnię z wymienionych, dlatego wymagają mniejszych nakładów finansowych na konstrukcję montażową oraz sam montaż.

Ogniwa polikrystaliczne wycinane są z prostopadłościennych bloków polikrystalicznego krzemu, w związku z czym ich kształt jest kwadratowy. Monokryształ krzemu wzrasta metodą Czochralskiego tworząc walec, który po frezowaniu bocznych krawędzi jest cięty na płytki. Podłoże ogniwa mono ma charakterystyczny kształt zbliżony do kwadratu z zaokrąglonymi rogami.

Ogniwa monokrystaliczne są ciemno-granatowe, zbliżające się kolorem do czarnego - znacznie ciemniejsze od błękitnych lub granatowych polikrystalicznych. 

Z punktu widzenia wydajności nie ma to znaczącej różnicy. Generator fotowoltaiczny o określonej mocy, niezależnie od rodzaju zastosowanych modułów: polikrystalicznych czy monokrystalicznych, wytworzy niemalże identyczną ilość energii w jednostce czasu. Programy symulujące uzysk z instalacji PV przy wyborze technologii ogniwa najczęściej nie rozróżniają modułów poli- i monokrystalicznych, a jedynie krystaliczne i amorficzne. Jednakże w ostatnich latach większy nacisk jest kładziony na rozwój technologii monokrystalizacji, dlatego w tych ogniwach obserwujemy m.in. poprawę współczynników temperaturowych, które przyczyniają się do wzrostu wydajności monokrystalicznych modułów PV.


Czym jest busbar?

W modułach większości producentów ogniwa PV łączone są z użyciem metalowej taśmy, której zadaniem jest przewodzenie prądu. Busbar to miejsca przygotowane pod lutowanie tej taśmy, znajdujące się na tylnej i przedniej części ogniwa.


Czym jest technologia half-cut?

Tradycyjny moduł PV zbudowany jest zazwyczaj z 60 ogniw o kształcie zbliżonym do kwadratu. W modułach typu half-cut są one przecięte na pół, co sprawia, że panel składa się nie z 60, a 120 ogniw prostokątnych.  Są to 2 łańcuchy po 60 ogniw połówkowych połączonych równolegle. Zmiana struktury połączeń ogniw w module sprawia, że opór przepływu prądu przez ogniwo jest zredukowany, skutkując wzrostem sprawności urządzenia o  1,5 - 3%. Ponadto panel lepiej radzi sobie z częściowym zacienieniem.


Moduły fotowoltaiczne

Czy moduł i panel są tym samym? Budowa modułu fotowoltaicznego.

Tak, te pojęcia można stosować zamiennie. Moduł lub panel to zestaw połączonych ze sobą ogniw fotowoltaicznych, dzięki którym uzyskujemy energię elektryczną w postaci prądu stałego

Termin „panel” pojawił się w Polsce jako zapożyczenie z języka angielskiego i od kilku lat funkcjonuje na naszym rynku. 

Warto również wiedzieć, czym jest ogniwo fotowoltaiczne. Jest to pojedyncze złącze półprzewodników typu P i N, konwertujące energię promieniowania słonecznego na energię elektryczną. Ogniwa, nazywane często waflami, pod wpływem światła generują niskie napięcie stałe - dla najbardziej popularnego ogniwa krzemowego wynosi ono ok. 0,6 V. By uzyskać użyteczny poziom napięcia (około kilkudziesięciu woltów), wafle łączone są szeregowo przez lutowanie lub klejenie. Ustandaryzowana liczba 60 ogniw krzemowych pozwala uzyskać napięcie około 40 V. Napięcie pojedynczego ogniwa będzie różne w zależności od materiału półprzewodnika. W związku z tym długości łańcuchów są różne, co wpływa bezpośrednio na parametry elektryczne całego modułu fotowoltaicznego.

Łańcuchy ogniw są często łączone równolegle w celu uzyskania większej mocy całego modułu.

Moduł jest zbiorem pojedynczych ogniw, dlatego niesłusznie negowana nazwa „bateria ogniw fotowoltaicznych” jest nazwą poprawną. 

Natomiast nie należy stosować pojęcia „kolektor słoneczny”, ponieważ to urządzenie służące do  przetwarzania energii słonecznej na energię cieplną.


Jak działa moduł PV?

Światło promieniowania słonecznego to w rzeczywistości strumień fotonów. Gdy pada on na ogniwo fotowoltaiczne, czyli złącze P-N, powoduje rozbicie par: elektron-dziura. Uwolnione elektrony o ładunku ujemnym i dodatnio naładowane dziury gromadzą się na przeciwnych biegunach ogniwa,  generując stałe napięcie elektryczne.  Po zamknięciu obwodu elektrycznego z połączonych szeregowo ogniw elektrony wędrują w kierunku dodatnich dziur przez metalizowane kontakty w celu wyrównania potencjału. Tak powstały prąd elektryczny może być przetwarzany przez falownik fotowoltaiczny lub wykorzystany np. do zasilania odbiorników prądu stałego.


Jaka jest żywotność modułu PV?

Bez cienia wątpliwości można powiedzieć, że instalacja PV to inwestycja na lata. Moduły fotowoltaiczne są urządzeniami „długowiecznymi”, skonstruowanymi w sposób zapewniający im niezawodną pracę przez kilkadziesiąt lat - nawet w ekstremalnych warunkach pogodowych. Producenci zapewniają aż do 30 lat gwarancji na wyjściową moc modułu i jego bezawaryjność. Z biegiem czasu każdy moduł nieznacznie traci jednak swoją sprawność. W zależności od producenta, zastosowanych materiałów i technologii wykonania, gwarantowany spadek wydajności wynosi od 0,2 do 0,7% na rok. 

Dowodem na długą żywotność modułów PV może być przykład niemiecki. W latach 90. u naszych zachodnich sąsiadów uruchomiono program „1000 dachów”, który miał za zadanie zachęcać Niemców do przejścia na alternatywne źródła energii. Po 20 latach naukowcy z uniwersytetu w Chemnitz przeprowadzili testy położonych wówczas modułów. Osiągi wszystkich instalacji znacząco przekraczały 80% mocy początkowej.


Czy można zamontować moduły PV na każdym dachu?

Tak, konstrukcje montażowe są dedykowane do różnych pokryć i kątów nachylenia połaci dachowych. Dzięki odpowiedniemu dopasowaniu są w stanie zapewnić solidność posadowienia modułów fotowoltaicznych przy równoczesnym zachowaniu trwałości i szczelności dachu. 

Od nachylenia i azymutu powierzchni dachowej w dużej mierze zależy wydajność instalacji. W Polsce największą wydajność uzyskują moduły PV skierowane na południe, przy kącie nachylenia ok. 35° . Posiadacze płaskich dachów mogą liczyć na specjalne konstrukcje, które optymalizują ułożenie paneli w celu zwiększenia bezpieczeństwa instalacji i rocznego uzysku energii. 

Przeciwwskazaniem do montażu modułów PV jest jedynie zły stan techniczny budynku i powierzchnie zacienione.


Ile modułów należy zainstalować na dachu, aby instalacja PV sprostała potrzebom klienta?

W rozwiązaniu tego dylematu zawsze pomoże instalator lub doradca, który na podstawie rachunków za prąd z ostatnich lat i analizy parametrów technicznych dachu, powinien oszacować moc danej instalacji, by pomóc swojemu klientowi wybrać odpowiednie moduły oraz ich liczbę. 

Istotnym elementem jest zapotrzebowanie energetyczne domu. Instalator wraz z inwestorem muszą również zastanowić się, czy w najbliższych latach planowane są większe inwestycje. Montaż klimatyzacji, podgrzewanego podjazdu czy ładowarki do samochodów elektrycznych – to wszystko znacząco podwyższy zapotrzebowanie energetyczne. Warto uwzględnić te plany w projekcie.


Czy instalacja fotowoltaiczna działa zimą?

Tak, działa. W przypadku krzemowych ogniw fotowoltaicznych niska temperatura ma korzystny wpływ na funkcjonowanie instalacji fotowoltaicznej. Dzieje się tak dzięki temu, że napięcie ogniw rośnie wraz ze spadkiem temperatury. Konstrukcja modułów pozwala na pracę w bardzo niskich temperaturach, dlatego możemy z nich korzystać nawet na Antarktydzie.  

Należy jednak pamiętać, że zimą dzień jest relatywnie krótki i natężenie promieniowania słonecznego jest mniejsze niż latem. Z tego powodu produkcja energii będzie mniejsza niż w pory słoneczne.


Czy można zainstalować instalację fotowoltaiczną, nie posiadając uprawnień?

Jeśli nie posiadasz uprawnień instalatora – stanowczo odradzamy. Próba samodzielnego założenia instalacji fotowoltaicznej bez odpowiedniego przeszkolenia to wystawianie swojego zdrowia i życia na niepotrzebne ryzyko. Nieprzeszkolony „instalator” może zostać porażony prądem lub spaść z dużej wysokości. Źle zamontowana instalacja będzie również działać mniej wydajnie i może być bardziej narażona na usterki oraz pożary. Samodzielny montaż pozbawia Cię również prawa do gwarancji

Zachęcamy do kontaktu z doświadczonymi firmami, które specjalizują się w montażu instalacji PV.


Jaka jest różnica pomiędzy modułami monokrystalicznymi a polikrystalicznymi?

Moduł polikrystaliczny jest zbudowany z ogniw polikrystalicznego półprzewodnika, natomiast w module monokrystalicznym zastosowano ogniwa monokrystaliczne. 

Wytworzenie monokryształu krzemu wymaga większego nakładu energii niż produkcja polikryształu, dlatego cena pierwszego jest wyższa. Ogniwo monokrystaliczne charakteryzuje wyższa sprawność przetwarzania energii słonecznej w porównaniu do polikrystalicznego, natomiast amorficznego plasuje się na końcu. Przekłada się to na wielkość powierzchni zajmowanej przez ogniwa. Monokrystaliczne zajmują relatywnie najmniejszą powierzchnię z wymienionych, dlatego wymagają mniejszych nakładów finansowych na konstrukcję montażową oraz sam montaż.

Ogniwa polikrystaliczne wycinane są z prostopadłościennych bloków polikrystalicznego krzemu, w związku z czym ich kształt jest kwadratowy. Monokryształ krzemu wzrasta metodą Czochralskiego tworząc walec, który po frezowaniu bocznych krawędzi jest cięty na płytki. Podłoże ogniwa mono ma charakterystyczny kształt zbliżony do kwadratu z zaokrąglonymi rogami.

Ogniwa monokrystaliczne są ciemno-granatowe, zbliżające się kolorem do czarnego - znacznie ciemniejsze od błękitnych lub granatowych polikrystalicznych. 

Z punktu widzenia wydajności nie ma to znaczącej różnicy. Generator fotowoltaiczny o określonej mocy, niezależnie od rodzaju zastosowanych modułów: polikrystalicznych czy monokrystalicznych, wytworzy niemalże identyczną ilość energii w jednostce czasu. Programy symulujące uzysk z instalacji PV przy wyborze technologii ogniwa najczęściej nie rozróżniają modułów poli- i monokrystalicznych, a jedynie krystaliczne i amorficzne. Jednakże w ostatnich latach większy nacisk jest kładziony na rozwój technologii monokrystalizacji, dlatego w tych ogniwach obserwujemy m.in. poprawę współczynników temperaturowych, które przyczyniają się do wzrostu wydajności monokrystalicznych modułów PV.


Czym jest busbar?

W modułach większości producentów ogniwa PV łączone są z użyciem metalowej taśmy, której zadaniem jest przewodzenie prądu. Busbar to miejsca przygotowane pod lutowanie tej taśmy, znajdujące się na tylnej i przedniej części ogniwa.


Czym jest technologia half-cut?

Tradycyjny moduł PV zbudowany jest zazwyczaj z 60 ogniw o kształcie zbliżonym do kwadratu. W modułach typu half-cut są one przecięte na pół, co sprawia, że panel składa się nie z 60, a 120 ogniw prostokątnych.  Są to 2 łańcuchy po 60 ogniw połówkowych połączonych równolegle. Zmiana struktury połączeń ogniw w module sprawia, że opór przepływu prądu przez ogniwo jest zredukowany, skutkując wzrostem sprawności urządzenia o  1,5 - 3%. Ponadto panel lepiej radzi sobie z częściowym zacienieniem.