Co to jest sprawność panelu fotowoltaicznego i co na nią wpływa?
Sprawność modułu jest ważnym elementem, na który powinniśmy zwrócić uwagę przy wyborze paneli, ponieważ wpływa na wydajność całej instalacji. Jest to miara przekształcenia promieniowania słonecznego padającego na moduł w prąd elektryczny. Im większa sprawność tym więcej uzyskamy prądu. Warto zwrócić uwagę, że sprawność ogniw fotowoltaicznych nie pokrywa się ze sprawnością całego panelu. Jest to spowodowane faktem iż ogniwa nie pokrywają całej powierzchni modułu ponieważ występują przerwy, które obserwujemy w postaci białych pasm ( w przypadku modułów ful-black nie są one widoczne ponieważ podłoże jest ciemne, ale mimo to przerwa nadal istnieje).
Większość promieniowania słonecznego, które pada na panel nie jest przetwarzane na energię. Wpływ na to ile uzyskamy energii mają takie czynniki jak długość fali światła, temperatura, rodzaj powłoki (anty refleksyjne powłoki odbijają mniej promieni dzięki czemu możemy uzyskać więcej energii), zjawisko rekombinacji (przedwczesne połączenie się elektronów i dziur) oraz miejsce umieszczenia instalacji (w obszarach o wysokim zacienieniu oczywiście utykamy znacznie gorsze wyniki).
Jak temperatura wpływa na sprawność?
Wbrew temu jak mogłoby się wydawać wysokie temperatury nie wpływają korzystnie na sprawność modułu fotowoltaicznego. Dla optymalnej pracy panelu niezwykle ważne jest aby działał w odpowiednim zakresie temperatur określonym przez producenta, najczęściej jest to w granicach -40 ℃ do +85℃. Większość z nas kojarzy słonecznie dni z upałami, jednak na najlepszą pracę panelu wpływa ilość nasłonecznienia, a wysoka temperatura znacznie pogarsza cały proces konwertowania energii. Dzieje się tak dlatego, że większość paneli wytworzonych jest z krzemu, który nie jest przystosowany do wysokich temperatur. Gdy temperatura powietrza osiąga zbyt wysoką wartość zmieniają się właściwości krzemu co skutkuje dynamicznym spadkiem napięcia i co za tym idzie mocy. Dlatego niezwykle ważnym parametrem jest temperaturowy współczynnik mocy, który określa o ile dla każdego stopnia Celsjusza powyżej 25℃ zmniejszy się moc modułu. Jeśli temperaturowy współczynnik mocy wynosi -0,2 %/℃ to dla temperatury 35℃ moc modułu zmniejszy się o 2%. Zatem dla jak największej sprawności powinniśmy wybierać moduły z jak najniższym współczynnikiem. Jest to o tyle istotne, że instalacja fotowoltaiczna może mieć temperaturą nawet 30℃ wyższą niż temperatura otoczenia.
Jakie sprawności osiągają moduły fotowoltaiczne?
Na rynku możemy znaleźć trzy rodzaje materiału z jakiego są zbudowane moduły: monokrystaliczny, polikrystaliczny oraz amorficzny. Różnią się one efektywnością pracy. Panele z krzemu monokrystalicznego osiągają największą sprawność (ok 18- 22%, natomiast z amorficznego najmniejszą (ok 14-18%).
Warto podkreślić, że producenci podają na swoich produktach wskaźnik STC (Standard Test Conditions), który określa moc nominalną[W] tudzież znamionową moc modułu. Jest on wyznaczany w warunkach laboratoryjnych, które zakładają nasłonecznienie równe 1000 W/m2, temperaturę wewnątrz paneli 25℃ oraz współczynnik gęstości atmosfery 1,5 AM. W Polsce w warunkach naturalnych niezwykle rzadko, jeśli w ogóle udaje osiągnąć się takie parametry. Dlatego najczęściej nie osiągniemy wartości mocy a co za tym idzie sprawności jaka jest podawana w katalogach.
Aby wyznaczyć bardziej dokładne wartości wprowadzono współczynnik temperaturowy NOCT (Normal Operating Cell Temperature), który odnosi się do warunków znacznie bardziej zbliżonych do rzeczywistych: nasłonecznienie równe 800 W/m2, temperatura ogniw 20℃, gęstość atmosfery 1,5 AM oraz prędkość wiatru 1 m/s. Dobrej jakości panele powinny posiadać jak najniższy współczynnik NOCT.
Dobór panelu
Aby osiągnąć jak największe korzyści z instalacji fotowoltaicznej powinniśmy zwrócić uwagę na szereg współczynników określających parametry pracy. Nie możemy również zapomnieć o doborze odpowiedniego miejsca, które będzie jak najbardziej nasłonecznione i obecnie oraz w przyszłości nie zostanie zacienione. Musimy pamiętać, że panele fraz z upływem lat tracą swą pierwotną wydajność, dlatego bardzo ważna jest długość trwania gwarancji. W dzisiejszych czasach producenci modułów fotowoltaicznych oferują gwarancję na sprawność nawet do 30 lat.