Panele fotowoltaiczne: polikrystaliczne czy monokrystaliczne? Przeczytaj, zanim wybierzesz

Panele fotowoltaiczne: polikrystaliczne czy monokrystaliczne? Przeczytaj, zanim wybierzesz

Czym różnią się panele polikrystaliczne od paneli monokrystalicznych? Wbrew pozorom nie chodzi tylko o drobną różnicę w nazwie. Obydwa rodzaje paneli różnią się nie tylko technologią produkcji, ale i wydajnością, odpornością na wysokie temperatury oraz wyglądem. Wyjaśniamy, na czym polegają różnice. Zanim dokonasz wyboru i zamontujesz instalację fotowoltaiczną na swoim dachu, przeczytaj ten tekst!

Czym są panele fotowoltaiczne?

Panele fotowoltaiczne to urządzenia, które w działaniu wykorzystują tak zwany efekt fotowoltaiczny, inaczej mówiąc, zjawisko fotowoltaiki. Polega ono na zamianie energii słonecznej na energię elektryczną, dzięki czemu promienie słoneczne, które docierają na naszą planetę  mogą zostać zamienione w prąd, potrzebny nam do zasilania domowych urządzeń elektrycznych. Jak to się dzieje, że energia słoneczna zostaje przekształcona w energię elektryczną? Dzieje się tak za sprawą wyjątkowych właściwości jednego z najważniejszych w dzisiejszych czasach pierwiastków – krzemu. Fotony docierające do nas ze słońca napędzają elektrony krzemu, wprawiając je w ten sposób w ruch i wzbudzając dzięki temu prąd, który prostą drogą może trafić przez przewody do falownika, dalej do sieci, a później do gniazdek w naszych domach, a stamtąd do odbiorników – komputera, pralki, czy lodówki w postaci energii elektrycznej…

Jak powstają panele polikrystaliczne?

Podstawowym surowcem do produkcji zarówno paneli monokrystalicznych, jak i paneli polikrystalicznych jest krzem, półmetal który stał się podstawą całej dzisiejszej elektroniki. By krzem mógł mieć możliwość generowania prądu, musi mieć postać krystaliczną. Wytwarza się ją w różny sposób. W przypadku paneli polikrystalicznych technologia jest bardzo prosta. Jak powstają panele polikrystaliczne? W pierwszym etapie produkcji kilka bloków krzemu łączy się i krystalizuje w jedną dużą bryłę. W kolejnym – bryła zostaje pocięta na plastry, które następnie są ze sobą zespalane, tworząc ogniwa fotowoltaiczne (czyszczenie, nakładanie powłoki antyrefleksyjnej i przewodów elektrycznych), co pozwala uzyskać panele o odpowiednich parametrach. Fakt, że panel składa się z kilku plastrów, sprawia, że elektrony krzemu mają ograniczoną możliwość poruszania się, co wpływa na zmniejszenie wydajności całego urządzenia. Im mniej plastrów, tym większa swoboda poruszania się elektronów i większa wydajność panelu. 

Jak powstają panele monokrystaliczne?

Technologia wytwarzania paneli monokrystalicznych jest nieco bardziej skomplikowana. Nazwa procesu – metoda Czochralskiego pochodzi od nazwiska jej polskiego twórcy – zasłużonego polskiego chemika Jana Czochralskiego. W pierwszym etapie produkcji polikryształki krzemu przetapiane są w tyglu na jedną masę. Wprowadza się do niej zarodek kryształu, pojedynczy blok krzemu, z którego powstanie cały kryształ. Zarodek rośnie, aż utworzy duży, cylindryczny monokryształ krzemu, który następnie jest wyciągany i dalej przetwarzany. Tnie się go na plastry, które zostaną następnie ułożone obok siebie. Tak wytworzone monokrystaliczne panele charakteryzują się znacznie większą wydajnością niż ich polikrystaliczne odpowiedniki. 

Wydajność paneli – jak ją mierzymy?

Wydajność paneli to stosunek ilości promieniowania słonecznego, które dociera do ich powierzchni do ilości wytworzonej przez nie energii elektrycznej. Wydajność paneli fotowoltaicznych znacznie różni się w zależności od technologii, którą wykorzystano do ich wytworzenia. Ogniwa monokrystaliczne mają w tej dziedzinie przewagę nad ogniwami polikrystalicznymi. Najlepszej jakości ogniwa monokrystaliczne wyróżniają się dużą wydajnością, której nawet najdoskonalsze panele polikrystaliczne nie są w stanie osiągnąć. Jednak producenci paneli polikrystalicznych dokładają starań, by udoskonalić swoje produkty – panele polikrystaliczne średniej klasy dorównują dziś wydajnością ogniwom monokrystalicznym ze średniej półki. Słabsza wydajność paneli polikrystalicznych wynika z niższej czystości kryształu, niż ta, którą wykazują się kryształy powstające metodą Czochralskiego. Standardowe panele polikrystaliczne osiągają  wydajność na poziomie 14–16 proc. Średniej jakości panele monokrystaliczne 16–20 proc., a te najwyższej jakości – nawet 25,6 proc.

Moduły monokrystaliczne – większa odporność na wyższą temperaturę

Kolejną przewagą ogniw monokrystalicznych nad polikrystalicznymi jest ich współczynnik temperaturowy. Oznacza to, że w wyższych temperaturach ogniwa monokrystaliczne działają lepiej niż panele polikrystaliczne. Jest to swego rodzaju paradoks, mogłoby się wydawać, że z racji tego, że fotony, potrzebne do wytworzenia energii elektrycznej docierają do nas ze słońca, w obszarach silnie nasłonecznionych w ciepłych strefach klimatycznych każdy panel będzie działać wydajniej niż w chłodniejszym klimacie. Jak się okazuje, wysoka temperatura charakterystyczna dla stref równikowych i zwrotnikowych obniża wydajność paneli – w szczególności polikrystalicznych. Chłodniejszy klimat umiarkowany stwarza lepsze warunki do wykorzystywania fotowoltaiki niż obszary cieplejsze.    

Różnica w powierzchni 

Decydując się na wybór konkretnych paneli koniecznie powinniśmy wziąć pod uwagę powierzchnię, jaką możemy nimi zabudować. Panele monokrystaliczne generują więcej prądu, więc można wstawić ich mniej. W przypadku instalacji z mikroinwerterami (stosowanej tam, gdzie okresowo na część instalacji pada cień) ilość paneli ma większe znaczenie, że do każdego panelu trzeba dokupić osobny mikroinwerter. Panele monokrystaliczne średniej jakości dają od 270 do 330 Wp, a wyższej jakości nawet do 370 Wp. Z kolei osiągi dobrych paneli polikrystalicznych sięgają nawet 285 Wp.

Panele monokrystaliczne i polikrystaliczne – porównanie

Przewaga wydajnościowa znajduje się  po stronie najlepszych ogniw monokrystalicznych. Jednak ogniwa polikrystaliczne konkurują z nimi skutecznie przede wszystkim pod względem korzystniejszej ceny, o której decyduje prostota technologii wytwarzania. 

Panele monokrystaliczne i polikrystaliczne a architektura

Panele słoneczne montowane są na dachach domów. Dla wielu osób estetyka ich otoczenia ma duże  znaczenie. Czy panele poli- i monokrystaliczne różnią się od siebie pod tym względem? Jak się okazuje – tak, co wynika z technologii ich wytwarzania. Ogniwa polikrystaliczne mają formę kwadratów i błękitny kolor, z racji tego, że pokryte są warstwą antyrefleksyjną. Całość panelu tworzą płytki wielkości ok. 16×16 cm, ułożone obok siebie. Z kolei panele monokrystaliczne mają kształt wielościanu – kwadratu o ściętych rogach, ponieważ wycinane są z walca. Ułożone obok siebie pozostawiają puste przestrzenie, które mogą odróżniać się kolorem – efekt estetyczny znacznie różni się w tym przypadku od tego, jaki dają poliogniwa. Monopanele mają kolor grafitowy, stąd też producenci, uwzględniając zapotrzebowanie klientów stworzyli wersję, w której płaszczyzna, na której ułożone są monokryształy oraz rama, są w podobnym kolorze. Nie widać wówczas prześwitów, co daje o wiele lepszy efekt estetyczny. W tego rodzaju panelach powstaje nieznaczny ubytek energii, jednak klienci dość często gotowi są zrezygnować z tej niewielkiej oszczędności na rzecz ostatecznego efektu wizualnego – ogniwa stanowią przecież nierzadko zabudowę znacznej powierzchni domu. 

Różnice między panelami poli- i monokrystalicznymi