Polikristályos napelem: amikor a napelemek között döntünk, előkerülhet a kérdés: polikristályos vagy monokristályos napelemet válasszunk. Mivel az elmúlt években komoly teljesítményverseny zajlott, a monokristályos napelemek előnybe kerültek, de azért nézzük, mit érdemes tudni a polikristályos napelemekről.
Mi az a polikristályos napelem?
A napelemek két fő típusból állnak: vannak kristályos napelemek és vékonyrétegű napelemek. A kristályos napelemeket további, két csoportra oszthatjuk: a monokristályos és polikristályos napelemekre.
A polikristályos, vagyis több kristályos napelem elkészítésének lényege, hogy a szilícium több kristályban dermed meg, mert több, négyzet alakú tömbbe öntik. Ezt szeletekre vágják és ónszalaggal forrasztják.
Mi a különbség a monokristályos és apolikristályos napelem között?
A kristályos napelem a legrégebb óta alkalmazott szolár panel technológia, rengeteg tapasztalat alakult ki ezzel kapcsolatban, épp ezért nagyobb a bizalom is irányában.
Azért nevezik kristályos napelemenek, mert különlegesen magas tisztaságú szilícium cellákból készítik, sorba kötik ezeket a cellákat egy üveglap és egy műanyag hátlap közé laminálva. A különbség a szilícium tömbök felosztásán vagy éppen egy tömbként való meghagyásában rejlik. Lássuk először a monokristályos napelemeket!
Monokristályos napelemek:
A monokristályos napelemek egymástól elkülönülő cellái kristályos szilíciumból készülnek: a cellák lapkáit a megolvasztott, hengeressé nyújtott, majd a kívánt alakúra formált szilícium tömbből szeletelik le. A szilícium homogén kristályszerkezettel dermed meg, ezért egységes, fekete, sötétszürke vagy kékesfekete szín jellemzi. További jellemzője a lapkák nyolcszögletű alakja, amit a panelen való helytakarékos elrendezés indokol. Az ilyen napelemek rendelkeznek a legnagyobb hatásfokkal (16-19%), viszont inkább a közvetlen napsugárzást képesek jól hasznosítani.
Előnyeik:
- Magas hatásfok és emiatt kis helyigény.
- Hosszú élettartam – a panelek akár 30 éves garanciával is elérhetőek.
Polikristályos napelemek:
Ezzel szemben a polikristályos napelemek celláinak lapkáit öntéssel, majd a négyzetes tömbökbe öntött és több kristályban megdermedő tömbből való szeleteléssel állítják elő. A cellákat több kristály alkotja, ezért megjelenésük nem homogén. Megjelenésére jellemző továbbá a kékes-lilás árnyalat, a négyzetes alakú cellák pedig nem különülnek el egymástól. Hatásfokuk a monokristályoshoz képest valamelyest alacsonyabb (14-16%), de azoknál jobban hasznosítják a szórt fényt is. Működési hőmérséklete általában -40 és +85 Celsius fok között van.
Előnyeik:
- A szórt napsugárzást is hasznosítják, ezért kevésbé érzékenyek a tájolásra és dőlésszögre.
- Viszonylag jó hatásfok.
- Gyártásuk energia- és munkaigénye alacsonyabb, ezért olcsóbbak
- A napsütéses órák száma jóval kevesebb télen, viszont a teljesítményüket nem rontja a magas hőmérséklet. Hiszen nyáron a 30-40 fokos hőségben a napelemek rendkívül fel tudnak melegedni, ami rontja a teljesítményüket. Télen ez a probléma nem áll fenn, tehát azt a kevés napsütést jobban tudják hasznosítani. Ez a napelem típus, pedig főleg jobban tudja hasznosítani a felhős időben keletkező szórt fényt, vagyis ilyenkor is termelnek energiát
Hátrányaik:
- Kisebb teljesítményre képesek, mint a monokristályos napelemek
Van még egy harmadik csoport, ezeket nevezik amorf napelemeknek vagy vékonyrétegű napelemeknek.
Vékonyrétegű napelemek
A vékonyrétegű napelemek esetében a félvezető anyagot vékony rétegenként gőzöléssel viszik fel a hordozórétegre (ez gyakorlatilag bármi lehet – műanyag, üveg, acél stb.). Leggyakoribb az amorf szilícium (aSi) alkalmazása, de találkozni más anyagokból készülő vékonyrétegű napelemekkel is (pl. CdTe, CIGS). Legalapvetőbb jellemzőjük, hogy vékonyabbak, tagolatlan, homogén fekete vagy színezett felületük. Jóval alacsonyabb a hatásfokuk a kristályos napelemekénél (6-8%), viszont ezek a napelem panelek képeseke a legszélesebb fényspektrumot hasznosítani és sokrétűbben alkalmazhatóak. A magas hőhatással szemben kevésbé érzékenyek, alacsonyabb hőmérséklet esetén viszont romlik hatékonyságuk.
Milyen a hatásfoka a polikristályos és a monokristályos napelemnek?
A monokristályos napelemnek egyértelműen magasabb a hatásfoka, ha közvetlen napsütésről van szó, viszont a polikristályos napelemek jobban hasznosítják a szórt fényt. Kb. 16-20 %, míg a másik csak 13-18% körül teljesít. Sokáig a két típus fej-fej mellett versenyzett és nem volt jelentős különbség közöttük.
A monokristályos napelemek gyártási költsége jelentősen csökkent és a technológiájának köszönhetően sokkal több fejlesztési potenciál van bennük, mint a polikristályos napelemekben. Ezért a mono és poli napelemek aránya 2020-banmegfordult. 2021-ben nagyságrendileg 80-90 %-ban a monokristályos uralja a piacot arányuk, ami hatalmas fordulat a korábbi évekhez képest, amikor a polikristályos uralta a piacot.
Mekkora a teljesítménye a monokristályos és a polikristályos napelemnek?
Ezt a versenyt egyértelműen a monokristályos napelemek nyerik. Mivel a polikristályosnak kisebb a teljesítménye, több panelre van szükségünk, ha ugyanazt a teljesítményt szeretnék elérni, mint egy hasonló monokristályos panelekből álló rendszer esetében.
A teljesítmény az a mérőszám, ami a legfontosabb, hiszen ez alapján lehet kijelenteni, hogy mennyit termel a napelem rendszer. A napelem működését jelentősen befolyásolják bizonyos tényezők, például a napos órák vagy a felhős órák száma az évben, illetve az sem mindegy, hogy északi vagy déli féltekén helyezkedik el a napelemes rendszer.
A monokristályos jobban teljesít a direkt napsugárzás esetében, a polikristályos viszont a szórt napfényben, vagyis a felhős időben. A monokristályos hatásfoka jobb, de a felhős időszakok esetén a polikristályos teljesít jobban. Összességében elmondható, hogy a monokristályos napelemek jobban teljesítenek a polikristályos napelemeknél. Sőt, ma már a legtöbb cég kizárólag monokristályos napelemet telepít, hiszen egy polikristályos napelemmel maximum ~300 Wp-t lehet kihozni.
Milyen hosszú az élettartama a két típusnak?
Ebben nincs szignifikáns különbség a két napelemtípus között. A gyártók általában 25-30 éves teljesítménygaranciát vállalnak a napelem panelekre.
Fel tudja-e venni a versenyt a monokristályos napelemmel a polikristályos napelem?
Korábban a polikristályos napelemet olcsóbban be lehetett szerezni a monokristályosnál, és ki lehetett használni azt a pozitívumát, hogy szórt fényben (vagyis felhős időben) hatékonyabb, mint a monokristályos. További előnye volt, hogy kevésbé érzékeny a tájolásra és a dőlésszögre, felhasználási területeit figyelembe véve sok lehetőséget nyújt.
Ezek az előnyök mára elillantak, hiszen egy mai napelem-rendszer legfontosabb aspektusa a teljesítmény. Az elmúlt évek fejleszései révén egyértelműen a monokristályos napelem lett a teljesítményverseny győztese. Régebben fel tudta venni a versenyt a polikristályos napelem a monokristályossal, mára viszont elhúzott a monokristályos.
Konklúzió: polikristályos vagy monokristályos napelemet javasolt telepíteni 2021-ben?
Ahogy a cikk elején is jeleztük, a napelemek teljesítményversenye miatt a monokristályos napelemek behozhatatlan előnyre tettek szert a polikristályos társaikkal szemben, vagyis 2021-ben egyértelműen monokristályos napelem telepítését javasoljuk.
Ha napelem-rendszert telepítene, vegye fel velünk a kapcsolatot!
