Din ce sunt făcute panourile solare?

Dacă achiziționați panouri solare pentru casa dumneavoastră, s-ar putea să vă întrebați cât de curând se vor amortiza panourile. Știind din ce sunt făcute panourile solare vă poate ajuta de fapt să răspundeți la această întrebare.

Materialele din care sunt făcute panourile solare influențează cât costă panourile și câtă energie pot produce. Acest lucru, la rândul său, influențează cât de eficiente sunt panourile în transformarea luminii solare în electricitate.

Acest articol vă va ajuta să înțelegeți din ce sunt făcute panourile solare și cum costul și timpul de amortizare al oricărei investiții solare depind de alegerea panoului solar.

Părțile unui panou solar

Panourile solare sunt alcătuite din multe componente diferite:

• Un cadru din aluminiu
• O acoperire din sticlă
• Două straturi de încapsulare care oferă protecție împotriva intemperiilor
• Celule fotovoltaice (PV)
• Un strat posterior (backsheet) pentru a oferi mai multă protecție
• O cutie de joncțiune care conectează panoul la un circuit electric
• Adeziivi și etanșanți între părți
• Invertoare (doar în anumite cazuri)

Componentele cheie la care trebuie să acordați atenție sunt invertoarele și celulele fotovoltaice. Diferențele dintre aceste componente au cel mai mare efect asupra eficienței și costului investiției dumneavoastră în energie solară.

Invertoare

Un invertor convertește electricitatea de curent continuu (CC) generată de panourile solare în curent alternativ (CA), pe care îl folosesc casele și rețeaua electrică. Invertoarele vin în două forme: invertoare string și micro-invertoare.

Invertoarele string sunt tipul mai tradițional de invertor și sunt vândute separat de panourile solare. Un invertor string este o cutie de circuite autonomă care este instalată între șirul de panouri solare și panoul electric al casei. Este mai puțin costisitor, dar potențial mai puțin eficient decât un micro-invertor. Așa cum un întreg șir de luminițe de Crăciun, cablate în serie, se poate stinge dacă unul dintre becuri se arde, un invertor string este afectat de ieșirea celui mai slab panou solar din șir.

Unii producători de panouri solare construiesc micro-invertoare direct în spatele fiecărui panou al lor. Micro-invertoarele șirului funcționează în paralel unul cu celălalt, la fel cum luminițele de Crăciun care funcționează în paralel rămân aprinse chiar dacă un bec se arde. Micro-invertoarele sunt, prin urmare, mai eficiente, deoarece electricitatea pe care o produc este suma ieșirilor tuturor panourilor diferite, mai degrabă decât procentul celui mai puțin eficient. Dar micro-invertoarele sunt și mai scumpe.

Celule solare din siliciu

Miezul unui panou solar îl reprezintă celulele fotovoltaice (PV) individuale care sunt conectate între ele pentru a genera electricitate. Aproximativ 95% dintre celulele PV fabricate astăzi sunt făcute din plăci de siliciu (wafers), feliile subțiri de siliciu care sunt utilizate ca semiconductori în toate electronicele.

Siliciul din acele plăci este modelat în cristale cu o sarcină pozitivă și una negativă, astfel încât energia de la soare să fie convertită într-un curent electric. Aceste cristale vin în două tipuri principale – monocristalin și policristalin. Adesea puteți face diferența între cele două, deoarece panourile monocristaline sunt de culoare neagră, în timp ce panourile policristaline sunt albastre. La fel ca și în cazul invertoarelor, celulele PV diferite au eficiențe și costuri diferite.

Așa cum sugerează numele, plăcile de siliciu monocristalin au o singură structură cristalină. Prin contrast, siliciul policristalin este făcut din diferite fragmente de cristale de siliciu fuzionate împreună. Este mai ușor pentru electroni să se miște într-o singură structură cristalină decât să se miște în structura mai neregulată a unei structuri policristaline, făcând plăcile monocristaline mai eficiente în producerea electricității.

Pe de altă parte, este mai ușor să fuzionezi fragmente de cristale împreună decât să tai cu grijă o singură structură cristalină, ceea ce înseamnă că celulele monocristaline sunt mai scumpe. Din nou, ca și în cazul invertoarelor, o eficiență mai mare duce la costuri mai mari.

Tehnologii mai noi pentru celulele solare

Una dintre limitele plăcilor de siliciu este eficiența maximă cu care siliciul poate converti lumina solară în electricitate. La panourile solare disponibile astăzi, această eficiență se situează sub 27%.

Panouri solare bifaciale—cu celule solare orientate atât spre partea din față, cât și spre partea din spate a panourilor—devin din ce în ce mai populare, deoarece pot genera cu până la 9% mai multă electricitate decât panourile unilaterale, dar sunt mai potrivite pentru șirurile solare montate la sol decât pentru acoperișuri.

Cercetări sunt de asemenea în curs de desfășurare pentru a utiliza noi combinații de materiale pentru a crea panouri mai eficiente și a le face disponibile comercial. Perovskitele sau celulele PV organice ar putea ajunge în curând pe piață, în timp ce metode mai inventive, cum ar fi fotosinteza artificială, arată promițător, dar sunt încă în stadii incipiente de dezvoltare. Cercetările în laborator continuă să producă celule PV din ce în ce mai eficiente, iar aducerea acestor cercetări pe piață este esențială pentru viitorul tehnologiei solare.

Producția panourilor solare

Calitatea contează. Un panou foarte eficient valorează puțin dacă producătorul folosește cabluri inferioare și panoul ia foc.

Centrul independent de testare a energiei regenerabile (Renewable Energy Test Center) testează calitatea panourilor solare de la diferiți producători și publică anual un Raport al Indexului Modulelor PV. Primii cinci performeri pentru „înaltă performanță în producție” pentru anul 2022 au fost (în ordine alfabetică): Hanwha Q CELLS, JA Solar, Jinko Solar, LONGi Solar și Trina Solar.