Budowa i rodzaje baterii słonecznych

Baterie słoneczne, którą często nazywane są panelami fotowoltaicznymi to urządzenia służące do produkcji energii elektrycznej bezpośrednio z energii słonecznej. Zazwyczaj bateria słoneczna zbudowana jest z pojedynczych ogniw. Z kolei baterie słoneczne łączy się razem tworząc instalację fotowoltaiczną.

Bateria słoneczna z krzemu polikrystalicznego 

Panele fotowoltaiczne z ogniw monokrystalicznych 
Ten typ baterii słonecznych charakteryzuje się wyższą ceną w przeliczeniu na wat mocy niż baterie słoneczne polikrystaliczne. Sprawność paneli monokrystalicznych jest wyższy niż polikrystalicznych i wynosi zazwyczaj 14-16%. Zazwyczaj ogniwa monokrystaliczne mają kształt wielokątów, przez co nie wypełniają w pełni przestrzeni w panelu, co przekłada się na znacznie niższą sprawność baterii w stosunku do sprawności pojedynczego ogniwa. 

Bateria słoneczna z krzemu monokrystalicznego

 
Panele fotowoltaiczne z krzemu amorficznego 
Ten typ baterii słonecznych pośród technologii krzemowych charakteryzuje się najniższą sprawnością wynoszącą zazwyczaj 6-8% przy jednoczesnej najniższej cenie za wat mocy spośród technologii krzemowych. 

Bateria słoneczna z krzemu amorficznego 

Panele fotowoltaiczne z tellurku kadmu CdTe 
Ten typ baterii słonecznej należy do technologii cienkowarstwowej, w której warstwa półprzewodnika jest nakładana w postaci warstwy grubości kilkuset mikrometrów. Sprawność paneli fotowoltaicznych opartych o tellurek kadmu to ok. 11% są one jednak znacznie, bo aż o kilkadziesiąt % tańsze w przeliczeniu na wat mocy niż baterie słoneczne zbudowane z ogniw krzemowych. 

Bateria słoneczna z tellurku kadmu 

Panele fotowoltaiczne z mieszaniny Miedzi, Indu, Galu, Selemu (CIGS) 
Ten typ baterii słonecznej podobnie jak CdTe należy do technologii cienkowarstwowej Sprawność paneli fotowoltaicznych opartych o CIGS wynosi ok. 10-15% w zależności od technologii i producenta. Baterie słoneczne zbudowane z CIGS trudno spotkać na polskim rynku, choć technologia ta rozwija się bardzo dynamicznie i wielu producentów prowadza tego typ panele fotowoltaiczne do swojej oferty. 

Bateria słoneczna z mieszaniny CIGS 

Większość potencjalnych inwestorów zadaje sobie pytanie czy z każdego typu baterii słonecznej uzyska podobną ilość energii. Po pierwsze należy zaznaczyć, że w kwestii uzysku energii z baterii słonecznych sprawność niema znaczenia. Dla inwestora najważniejszym parametrem jest moc instalacji, jaką chce posiadać, jeżeli wybierze panele fotowoltaiczne o wyższej sprawności instalacja będzie zajmować mniejszą powierzchnię. W przypadku niższej sprawności potrzeba będzie większej powierzchni. Główny wpływ na różnice w uzysku energii z różnych baterii słonecznych będzie miała temperatura i właściwości półprzewodnika, z jakiego zostały wykonane ogniwa w danej baterii. 
 

Powierzchnia dachu potrzebna na baterie słoneczne w zależności od ich typu: 

Należy mieć na uwadze, że moc baterii słonecznej podana przez producenta odnosi się do specyficznych warunków atmosferycznych. Na każdym panelu znajdziemy informację ”Standard Test Conditions (STC) 1000W/m2, AM 1.5, 25°C” Dla inwestora najważniejsze są dwa parametry 1000W/m2, czyli natężenie promieniowania słonecznego. W Polskich warunkach wartość rzędu 1000W nie występuje często, z dlatego należy pamiętać, że nawet w słoneczne dni baterie słoneczne nie będą pracować z mocą nominalną. Drugi ważny parametr to 25°C określający, temperaturę, w której testowane są panele fotowoltaiczne zazwyczaj, gdy jest słonecznie temperatura panelu fotowoltaicznego jest wyższa, co przekłada się na niższą sprawność baterii słonecznej (moc niższą od nominalnej podawanej przez producenta). 

Spadek mocy od temperatury w zależności od typu baterii słonecznej:

Przed zakupem baterii słonecznych warto zapoznać się z ich spadkiem mocy wynikającym ze wzrostu temperatury. Zazwyczaj producenci oznaczają ten wskaźnik, jako Temperature Coefficient of PMPP podając wartość w procentach spadku mocy nominalnej na 1 stopień wzrostu temperatury ponad 25 stopni Celsjusza. Jak pokazuje powyższa tabela różnice w spadku mocy pomiędzy panelami fotowoltaicznymi wykonanymi w różnych technologiach mogą być znaczne. 

* Temperatury odnoszą się do baterii słonecznej nie do temperatur otoczenia. 

Jak pokazuje powyższa tabela w upalne dni spadki mocy baterii słonecznych może być znaczny dochodząc do przeszło 20% w przypadku paneli zbudowanych z ogniw monokrystalicznych. Na tym tle bardzo dobrze prezentują się baterie słoneczne zbudowane z tellurku kadmu CdTe, które charakteryzują się ok. połowę mniejszym spadkiem mocy w stosunku do paneli krzemowych. Obliczenia wskazują, że w Polskich warunkach klimatycznych przy tej samej mocy nominalnej instalacja zbudowana z tellurkowych baterii fotowoltaicznych jest w stanie wyprodukować o ok. 9% więcej energii elektrycznej, co instalacja zbudowana z baterii krzemowych. W okresie letnim przewaga paneli fotowoltaicznych zbudowanych z tellurku kadmu nad panelami z ogniw krzemowych jest jeszcze większa dochodząc do 12% większego uzysku energii przy tej samej mocy nominalnej. 

Bogdan Szymański, Źródło: http://solaris18.blogspot.com/