Wybór paneli fotowoltaicznych – na jakie parametry warto zwrócić uwagę

Jakie parametry rozróżniają panele fotowoltaiczne i co należy wziąć pod uwagę podczas zakupu? Fotoogniwa wynaleziono 20 lat temu, a ich sprawność na początku wynosiła jedynie 1 %. Choć obecnie parametr ten sięga 45 %, to sprawność paneli fotowoltaicznych oferowanych w sklepach mierzy 14 %, a czasem nawet 20 %.

Rodzaje fotoogniw

Większość paneli, które montuje się na dachach lub przy użyciu specjalnych konstrukcji w innych miejscach, zbudowane są z krzemowych ogniw. Tego typu panele stanowią około 90 % rozwiązań oferowanych na rynku. Mogą mieć strukturę monokrystaliczną – ich sprawność mieści się w przedziale 18-22 %, cechują się znaczną trwałością, lub strukturę polikrystaliczną. Wśród ofert można znaleźć częściej właśnie drugi wariant. Sprawność paneli o strukturze polikrystalicznej to ok. 14-18 %. Choć są one mniej trwałe w porównaniu do paneli o strukturze monokrystalicznej, to ze względu na niższą cenę i większą ilość energii pozyskiwanej z promieniowania rozproszonego, uznaje się je za bardziej opłacalne i częściej oferowane, stanowią niemalże 90 % rynkowej oferty.

Najtańsza opcja, ale jednocześnie cechująca się najmniejszą sprawnością, to ogniwa wykonane z krzemu amorficznego i mikrokrystalicznego. Są to ogniwa drugiej generacji, nazywane ogniwami cienkowarstwowymi. Początkowo ich wysoka sprawność wraz z eksploatacją paneli szybko spada. Efekt ten nazywa się zjawiskiem Staeblera-Wrońskiego. Wówczas sprawność jest około 30 % niższa niż w przypadku ogniw o strukturze krystalicznej. Obecnie odchodzi się od konstruowania fotoogniw na krzemie, zastępując go mieszaniną półprzewodników, takich jak np. siarczek kadmu, tellurek kadmy, fosforek indu lub arsenek galu. Wśród nowych ogniw wyróżnia się CIGS o wysokiej sprawności i niskim koszcie. Trzecią generację tworzą ogniwa barwnikowe (BOS): DSC, DSSC, DYSC. Działanie przypomina fotosyntezę u roślin. Te panele słoneczne są stosunkowo tanie i nie wpływają negatywnie na środowisko naturalne.

Najważniejsze parametry paneli fotowoltaicznych

Decydując się na zakup paneli, należy najpierw przeanalizować ofertę i sprawdzić parametry. Wśród najistotniejszych wyróżnia się przede wszystkim:

Moc szczytowa – to moc elektryczna pozyskana podczas czynności testowych – STC (Standard Test Conditions), która jest podobna do mocy uzyskanej w trakcie pracy optymalnej, podczas gdy natężenie promieniowania (irradiacja) zbliża się do paneli i moc sięga wartości 1000 W/m²  wówczas temperatura wynosi około 25 ^oC. Zwykle promieniowanie osiąga mniejszą moc niż 100 W/m² podczas zachmurzenia, a temperatura paneli osiąga czasem 75 ^oC. W  wyniku tego, moc jest mniejsza, rzadko też panele osiągają moc szczytową. W polskich warunkach pogodowych, średnia moc dla całego roku wynosi ok. 10 % mocy szczytowej i wyraża się ją w watach z indeksem p (Wp).

Przeczytaj również:

Projekty domów szkieletowych 

Projekty stajni

Projekty altan ogrodowych

Tolerancja mocy – wskazuje poziom pomiędzy mocą szczytową rzeczywistą a nominalną danego modelu. Do budowy ogniwa wykorzystuje się materiały niejednorodne, co powoduje odchylenia od zakładanych cech. W przypadku dodatniej tolerancji mocy, producenci zwykle zapewniają, że rzeczywista moc szczytowa nie będzie odbiegać od mocy nominalnej, a czasem może nawet być wyższa.

Prąd zwarcia I_{sc –} jest to największy możliwy do wygenerowania prąd w wyniku padania promieni społecznych na ogniwa. Pomiaru dokonuje się w warunkach testowych (STC) i podaje w amperach (A). Określa wydajność fotoogniw, im wyższe wartości przyjmuje tym lepiej.

Napięcie w punkcie maksymalnej mocy U_{MPP –}  jeśli różnica pomiędzy tą wartością, a poziomem napięcia zarejestrowanym w systemie jest znacząca, to występują większe straty energii oraz mniejsza moc. Wprowadza się specjale rozwiązanie – system śledzenia max punktu pracy (MPPT), wyposażone w regulatory ładowania.

Napięcie obwodu otwartego U_{oc –}  największa możliwa do uzyskania różnica potencjałów występujących na stykach panelu. Nazywa się je napięciem jałowym, gdy nie następuje pobór prądu. Mierzone w woltach w trakcie warunków testowych. Napięcie obwodu otwartego nie może przekroczyć max napięcia wejściowego regulatora ładowania akumulatorów.

Temperaturowy współczynnik mocy – moc fotoogniw zmniejsza się wraz ze wzrostem ich temperatury. Jeśli natężenie promieniowania słonecznego wyniesie 1000 W/ m² , moc może być niższa niż wyznaczona w warunkach testowych (STC). Współczynnik Temperature Coefficient of Pmax określa procentowy spadek mocy przy wzroście temperatury o 1 ^oC lub kelwin (K). Najbardziej pożądane są niskie wartości.

Sprawność – to stosunek max mocy elektrycznej do mocy osiąganej w wyniku promieniowania słonecznego, które pada na powierzchnię fotoogniw. Im większa sprawność, tym lepiej. Firmy zaznaczają, że możliwa jest procentowa redukcja sprawności paneli, gdy natężenie promieniowania wyniesie 200 W/ m² albo procentowy spadek mocy, gdy natężenie osiągnie wartość 800/400 W/m² .

Współczynnik wypełnienia FF – odnosi się do jakości ogniw. Charakterystyka prądowo – napięciowa jest tym lepsza, im bardziej wartość współczynnika zbliża się do 100 %.

Artykuł powstał we współpracy z serwisem: systemy-fotowoltaika.pl