Moduły fotowoltaiczne – porównanie sposobu produkcji paneli monokrystalicznych i polikrystalicznych
Wytwarzanie modułów fotowoltaicznych w polskich warunkach odbywa się na zautomatyzowanej linii produkcyjnej. Głównym surowcem do produkcji zarówno monokrystalicznych jak i polikrystalicznych ogniw PV jest wysokiej czystości krzem krystaliczny (c-Si), jednak mimo to różnice pomiędzy obydwoma technologiami można zauważyć nawet gołym okiem.
Niezgodność kształtu czy barwy ogniw wynika z różnych metod ich wytwarzania i niesie za sobą wiele skutków np. odmienne sprawności przetwarzania promieniowania słonecznego na energię elektryczną przez cały panel PV. Skąd zatem biorą się te różnice?
Ogniwa monokrystaliczne mają kształt sześciokąta, a składający się z nich panel charakteryzuje się niedokładnym przyleganiem ogniw w rogach – rogi ogniw są zawsze ścięte. Te drugie – polikrystaliczne – to regularne kwadraty, dlatego na panelach polikrystalicznych brak w/w pustych przestrzeni.. Dlaczego? W przypadku paneli polikrystalicznych kwadratowe ogniwa idealnie do siebie przylegają wypełniając tym samym całą powierzchnię panelu.
Jaka jest przyczyna różnic w kształcie, a co za tym idzie i parametrów poszczególnych ogniw? Odpowiedź znajdziemy przyglądając się metodzie ich produkcji.
Krzem do produkcji ogniw polikrystalicznych krystalizuje w prostopadłościennej kadzi, a to pozwala na cięcie go w kwadratowe plastry, co łatwo jest sobie wyobrazić. Produkcja ogniw monokrystalicznych jest nieco bardziej skomplikowana do wytłumaczenia. Ogniwa monokrystaliczne wytwarzane są z jednego dużego kryształu krzemu, który w 80% otrzymywany jest metodą Czochralskiego. Polega ona na wsadzeniu zarodka do naczynia wypełnionego roztopionym krzemem krystalicznym, a następnie jego powolnym wyciąganiu. Podczas wyciągania zarodka, na jego powierzchni osadza się tzw. hodowany kryształ. Jego średnica oraz długość zależą od prędkości przesuwu i prędkości obrotowej wyciąganego zarodka. Oby dwa parametry pracy są monitorowane i ściśle kontrolowane. Kształt wytworzonego kryształu krzemu jest zawsze zbliżony do walca o średnicy ok. 30cm i długość do kilku metrów.
Następnym etap produkcji ogniw monokrystalicznych to pocięcie walcowatego kryształ krzemu na plastry o grubości 2-3 mm, z których później wycinanie są ogniwa. Gdybyśmy z cylindrycznych płytek wycinali ogniwa w kształcie kwadratów generowalibyśmy duże straty materiału.
W celu efektywnego wykorzystania monokryształu i eliminowania strat materiału z cylindrycznej płytki wycina się ogniwa o kształcie ośmiokąta.
Różne metody produkcji ogniw, z których zbudowane są panele fotowoltaiczne wpływają na ich parametry oraz późniejsze wyniki pracy. Wydawać by się mogło, iż wypełnienie całej powierzchni panelu PV ogniwami polikrystalicznymi powinno wiązać się z wyższą sprawnością całej instalacji. Z badań wynika jednak, iż panele monokrystaliczne mają wyższą sprawność przekształcania promieniowania słonecznego na energię elektryczną. Różnica kryje się także w cenie – panele monokrystaliczne charakteryzujące się wyższą sprawnością są droższe od paneli polikrystalicznych, zatem wybór paneli PV zależy od indywidualnych wymagań inwestora.
autor:
inż. Dawid Górny
Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
Sorry, the comment form is closed at this time.