Tipuri de panouri solare fotovoltaice

Panouri solare fotovoltaice monocistaline

Acestea sunt produse dintr-un singur cristal de siliciu monocristalin de înaltă puritate și eficiență ridicată. Sunt cele mai utilizate în prezent datorită randamentului îmbunătățit și duratei mari de viață. Celulele monocristaline au culoare neagră și colțuri ușor rotunjite, aspect care indică structură cristalină unică. Datorită structurii ordonate a cristalului, electronii se deplasează mai ușor, ceea ce permite o conversie mai eficientă a radiației solare în energie electrică.

Performanțelor superioare și complexitatea de productie determină un cost mai ridicat de producție pentru acest tip de panou.

Beneficii:

• Randament ridicat – conversia energiei solare în energie electrică este mai eficientă față de alte panouri.
• Eficiență bună pe lumina slabă – panourile produc energie electrică chiar și în condiții de cer acoperit, dimineața sau seara târziu, în schimb randamentul lor scade odata cu creșterea temperaturii.
• Durată mare de viață – au o durată mare de exploatare, de peste 25 de ani, cu un grad redus de degradare.
• Dimensiuni compacte – datorită randamatului ridicat, panourile sunt mai mici.

Panouri solare fotovoltaice policistaline

Panourile sunt realizate din celule de siliciu policristalin, obținute prin topirea și solidificarea siliciului în blocuri formate din mai mulți cristali. Celulele policristaline se recunosc prin culoare cu tentă albastră și prin textură neuniformă. Datorită orientării diferite  a cristalelor din structură, mișcarea electronilor este mai puțin eficientă, ceea ce duce la un randament mai scăzut față de panourile monocristaline.

Beneficii:

• Cost redus – sunt mai ieftine datorită procesului de fabricație mai simplu.
• Comportament termic eficient – pierdierile rezistive la temperaturi ridicate sunt relativ bune.
• Durată de viață bună – au o durată mare mare de exploatare, de peste 25 de ani.
• Fiabilitate în exploatare – prezintă o funcționare constantă și o degradare redusă în timp

Panouri solare fotovoltaice cu strat subțire (Thin Film)

Panourile fotovoltaice de acest tip sunt produse pe baza celulelor fotovoltice cu strat subțire, realizate prin pulverizarea sau impimarea materialului semiconductor activ sub formă de pelicule  de ordinul micronilor pe un suport din plastic flexibil, metal sau sticlă.

Panourile cu film subțire au un aspect uniform, închis la culoare, sunt ușoare și flexibile. Randamentul acestor tipuri de panouri este mai redus față de panourile monocistalene sau policristaline, cu valori tipice cuprinse între 7% și 13%, însă rămân competitive în condiții de funcționare la temperaturi ridicate și lumină difuză.  

Principalele tipuri de celule fotovoltaice utilizate în tehnologia Thin Film:

• Celule fotovoltaice din siliciu amorf (a-SI) – permit realizarea de panouri flexibile , utilizează un material semiconductor necristalin, ce realizează o absorbție eficientă a radiației solare.
• Celule fotovoltaice din telurură de cadmiu (CdTe) – prezintă o eficiență ridicată.
• Celule fotovoltaice CIGS/CIS (Cupru – Indiu – Galiu – Seleniu / Sulf) – pot fi utilizate atât pe substraturi rigide, cât și pe substraturi flexibile.

În comparație cu  panourile din siliciu cristalin, modelele Thin Film au o durată de viață mai scurtă și o eficiență energetică inferioară, iar datorită utilizării unor materiale rare acestea ridică probleme legate de impact asupra mediului și de disponibilitate asupra resurselor.

 Beneficii:

• Performanță înbunătățită la iradiere redusă și la temperaturi ridicate – panourile Thin Film au pierderi mai mici la temperaturi ridicate, iar în condiții de lumină difuză prezintă o eficiență mai bună.
• Flexibilitate – anumite tehnologii (a-SI și CIGS) permit realizarea de panouri flexibile.   
• Greutate redusă – datorită grosimii reduse a stratului activ și a utiliării substraturilor ușoare rezultă o greutate a panourilor substanțial redusă.
• Cost de producție mai scăzut – procesele tehnologice necesare fabricării panourilor implică costuri mai reduse.  
• Consum redus de material semiconductor – panourile utilizează straturi semiconductoare de grosimi de ordinul micrometrilor, rezultând astfel o reducere a cantității de material activ.
• Domenii vaste de utilizare – aceste tipuri de panouri pot fi utilizate în sisteme fotovoltaice portabile sau mobile, în cadrul centralelor fotovoltaice de mari dimensiuni, în sisteme fotovoltaice integrate în clădiri sau în aplicații industriale.

Sistem solar fotovoltaic Off-Grid

Un sistem fotovoltaic off-grid reprezintă soluția ce oferă independență energetică totală, este un sistem autonom nefiind conectat la rețeaua publică de electricitate. Acest sistem produce energie electrică ce poate fi consumată direct sau stocată în acumulatori pentru utilizare ulterioară. Sistemul fotofoltaic off-grid este ideal în zonele izolate sau pentru beneficiarii care doresc autonomie electrică completă. Trebuie avut în vedere faptul ca un sistem de acest gen necesită o gestionare atentă a consumului de energie pentru a nu epuiza rezervele din acumulatori.

Beneficiile sistemului off-grid:

• Independență energetică completă.
• Ideal pentru zonele izolate, sau unde este prea costisitoare ori dificilă racordarea la rețea publică de electricitate .
• Creșterea valorii imobilului.
• Economii pe termen lung, după amortizarea investiției costurile de funcționare sunt minime.
• Flexibilitate și extindere, sistemul poate fi optimizat oricând adaugând panouri sau acumulatori.

Sistem solar fotovoltaic Hibrid

 Sistemul fotovoltaic hibrid îmbină beneficiile sistemului on-grid (conectat la rețeaua electrică) și off-grid (sistem cu stocare de energie), oferindu-ți astfel independență parțială sau totală față de rețeau publică de electricitate. Sistemul hibrid poate alimenta direct consumatorii casnici, iar în cazul în care exista surplus de energie acesta este stocat în acumulatorii solari. În permanență sistemul rămane conectat la rețeaua electrică și poate prelua sau injecta energie, în funcție de necesar. Totul este gestionat automat, în funcție de consum și de cerințe, de un invertor hibrid care monitorizează și optimizează fluxurile de energie între modulele fotovoltaice, rețeaua electrică, consumatori și acumulatorii. Un sistem de acest gen necesită monitorizarea atentă a bateriilor pentru a nu le degrada.

Beneficiile sistemului hibrid:

• Independență energetică parțială sau aproape totală (surplusul de energie este înmagazinat în acumulatori).
• Reducerea facturilor de energie electrică.
• Creșterea valorii imobilului.
• Flexibilitate și extindere, sistemul poate fi optimizat oricând adaugând panouri sau acumulatori.

Randamentul unui sistem solar fotovoltiac depinde de mai mulți factori:

• Tipul și calitatea panourilor (Half-Cel, policristaline, monocristaine).
• Tehnologia celulelor (monocristalin, PERC, TOPCon, HJT, etc.).
• Radiația solară disponibilă (numărul de ore de soare, sezon vară/iarnă).
• Orientarea și înclinarea panourilor (orientarea optimă spre S, SE sau SV, unghi de înclinare adaptat latitudinii, 30⁰ – 40⁰ pentru România, orientarea sau înclinarea greșită reduce randamentul sistemului).
• Temperatura de funcționare (panourile produc mai puțină energie la temperaturi ridicate).
• Umbra (parțială sau totală, afectează producția întregului sistem).
• Calitatea invertorului (randamentul unui invertor este de obicei cuprinsă între 96 %  – 99%).
• Degradarea în timp (calitatea celulelor influențează ritmul degradării).
• Murdăria și întreținerea (panourile murdare pot influența randamentul unui sistem).