Jak jest zbudowane ogniwo fotowoltaiczne (PV)?
Ogniwo fotowoltaiczne składa się z paru warstw. Niezależnie od budowy konkretnego modułu, powtarza się kilka najważniejszych elementów, które tworzą złącze półprzewodnikowe P-N. Dzięki niemu możliwa jest zamiana energii promieniowania słonecznego na energię elektryczną.
W górnej części ogniwa znajduje się elektroda ujemna, a pod nią cienka warstwa krzemu naładowana dodatnio lub ujemnie, czyli emiter. W pierwszym przypadku jest to krzem P-type (ang. positive, naładowany dodatnio). W drugim krzem N-type (ang. negative, naładowany ujemnie). Następna jest grubsza warstwa krzemu, czyli tzw. baza. Jego ładunek elektryczny jest przeciwny do ładunku elektrycznego cienkiej warstwy wierzchniej. W dolnej części ogniwa znajduje się elektroda dodatnia.
Od tego, jaki ładunek ma grubsza warstwa krzemu, zależy typ ogniwa. Moduły N-type mają cienką warstwę krzemu P (produkowanego z domieszką boru, naładowanego dodatnio) i grubszą warstwę krzemu N (z domieszką fosforu, naładowanego ujemnie). Moduły P-type są zbudowane dokładnie odwrotnie – z cienkiej warstwy krzemu typu N i grubszej typu P.
Podstawowe informacje na temat produkcji prądu ze słońca zebraliśmy w artykule Fotowoltaika dla laika, czyli czym jest i jak działa?
Porównanie możliwości modułów N-type i P-type
Zestawienie parametrów pracy ogniw fotowoltaicznych N-type i P-type wypada zdecydowanie na korzyść pierwszej technologii produkcji. Jednak to moduły PV P-type mają dominującą pozycję na rynku.
Mocne strony modułów N-type
Moduły fotowoltaiczne typu N wyróżnia sprawność o kilka procent wyższa od modułów typu P. Są cenione za doskonałą bifacjalność, czyli możliwość dwustronnego przechwytywania światła słonecznego.
Ogniwa typu N mają niski współczynnik temperaturowy. Oznacza to, że nie tracą gwałtownie wydajności na nawet przy znacznym podwyższeniu temperatury pracy (np. w upalne, bezwietrzne dni).
W długoterminowej perspektywie bardzo ważna jest niezawodność i niski poziom degradacji eksploatacyjnej. W panelach N-type nie występuje lub jest znacznie słabszy efekt LID (ang. Light Induced Degradation), czyli zmniejszenia wydajności pod wpływem działania światła słonecznego.
Dlaczego moduły PV P-type są chętnie kupowane?
Najmocniejszym argumentem za zakupem modułów fotowoltaicznych P-type jest cena. Nie bez znaczenia jest też fakt, że ta technologia produkcji rozwija się od kilkudziesięciu lat. Dzięki temu poprawiły się znacznie parametry techniczne modułów P-type, a jednocześnie ceny pozostają na bardzo atrakcyjnym poziomie.
Piętą achillesową modułów PV P-type jest efekt LID. Już w pierwszym roku użytkowania mogą utracić 2–3% nominalnej wydajności. Jest to następstwo utleniania się boru pod wpływem światła słonecznego. Zjawiska nie udało się całkowicie wyeliminować.
Wydatki związane z produkcją prądu na własne potrzeby obliczyliśmy w artykule Ile kosztuje fotowoltaika? Koszt instalacji i urządzeń
Czy moduły N-type zajmą pozycję lidera na rynku fotowoltaiki?
Ogniwa, a w efekcie moduły N-type, powstały jako pierwsze w połowie XX w. Nieco później udało się opracować tańszy wariant, czyli ogniwa P-type. O ich spopularyzowaniu zadecydowała nie tylko cena, lecz także fakt, że początkowo były wykorzystywane na potrzeby rozwoju technologii kosmicznej.
W stacjach orbitalnych i sondach międzyplanetarnych ogniwa nie miały praktycznie kontaktu z tlenem. Dlatego efekt LID nie stanowił problemu. Gdy pojawił się pomysł, aby tworzyć farmy fotowoltaiczne, zadecydował niższy koszt produkcji ogniw typu P. Można powiedzieć, że sukces rynkowy ogniw P-type jest wypadkową lepiej rozwiniętej technologii produkcji i atrakcyjnego poziomu cen.
Koniec dominacji ogniw fotowoltaicznych P-type?
Obecnie 9 na 10 sprzedanych paneli fotowoltaicznych to modele typu P[1]. Jednak coraz częściej mówi się o tym, że ta technologia osiągnęła szczyt swoich możliwości rozwojowych. Eksperci przewidują, że niebawem może dojść do odwrócenia sytuacji – do zdominowania oferty rynkowej przez moduły fotowoltaiczne N-type.
Najważniejszym powodem jest nadzieja na wzrost sprawności (efektywności produkcji prądu) z fotowoltaiki. W przypadku ogniw P-Type wartością maksymalną jest 24,5%. Natomiast oczekiwania efektywność ogniw N-type to ponad 28%.
Dzięki temu znacznie wzrośnie wydajność paneli przy jednoczesnym zachowaniu tych samych wymiarów i wagi. Ma to istotne znaczenie przy montażu fotowoltaiki na ograniczonej powierzchni połaci dachowych. Pozwala wykorzystać do maksimum miejsca optymalnie ustawione względem stron świata, czyli głównie na południe.
Najbardziej optymistyczne prognozy mówią, że już 2024 rok będzie czasem przełomu w branży fotowoltaicznej. Tym bardziej, że obecnie ceny modułów N-type i P-type nie różnią się w drastyczny sposób.
Fotowoltaika od TAURONA
Masz pytanie związane z fotowoltaiką, na które nie znalazłeś odpowiedzi w powyższym artykule?
Sprawdź szczegóły oferty bądź zamów kontakt z ekspertem TAURONA, który udzieli Ci niezbędnych informacji, a także dobierze instalację fotowoltaiczną dopasowaną do Twojego domu.
N-type czy P-type – podsumowanie
Wybór pomiędzy panelami N-type czy P-type nie jest oczywisty. Różnica w cenie jest zbyt mała, aby odsunąć inne argumenty na dalszy plan. Jeżeli Twoim priorytetem jest zachowanie maksymalnej wydajności przez cały okres użytkowania, rozważ zakup paneli typu N. Liczy się też różnica w wydajności, która wynika z zastosowanej technologii produkcji i efektywności pracy w wysokich temperaturach.
Pamiętaj też, że realna wydajność paneli fotowoltaicznych zależy nie tylko od technologii, lecz także od jakości wykonania konkretnego modelu. Oszczędności, które daje własna produkcja prądu, wynikają także z doboru wysokiej jakości urządzeń, projektu instalacji i dopasowania jej mocy do potrzeb użytkownika.
Jeżeli potrzebujesz konkretnych obliczeń, wypełnij Formularz Fotowoltaika. Fachowcy TAURONA odpowiedzą na wszystkie Twoje pytania związane z produkcją prądu ze słońca, w tym także z panelami P-type i N-type.
Źródła:
[1] https://globenergia.pl/ogniwa-n-type-i-p-type-czy m-tak-naprawde-sie-roznia/ (dostęp 27.03.2024)
