Tot ce trebuie să știți despre tipurile de panouri fotovoltaice

Știi deja că printre primele lucruri în agenda globală se află oprirea efectului de creștere a temperaturii medii a aerului, care în ultimul secol a crescut cu aproape un grad celsius. În acest scop se fac multe cercetări pentru îmbunătățirea thenologiilor existente în domeniul energiei regenerabile, inovarea și creșterea aplicabilității acestora. Prin urmare, dispozitivele care captează puterea Soarelui și o transformă în curent electric, sunt folosite într-o varietate de sisteme fotovoltaice, fie pe acoperișuri, pe sol, în sisteme de urmărire a soarelui sau în sisteme On-Grid, Off-Grid sau Hibride. Unele tipuri de panouri fotovoltaice fac parte din sistemele care pot fi procurate prin accesarea de subvenții de stat, precum oferta Casa Verde. 

În acest articol vei afla cât de diversificată este gama de panouri, dar înainte de toate vrem să îți clarificăm diferența dintre panourile solare fotovoltaice și panourile solare termice. Astfel, pentru a nu mai exista confuzii, îți explicăm că primele sunt producătoare de curent electric, pe când cele din urmă au funcția de a încălzi.

Panouri fotovoltaice:

Tehnologia care se află în spatele acestor panouri utilizează principiul fotoelectric. Materialele semiconductoare din componența acestor module sunt lovite de particule de lumină, numite fotoni, moment în care eliberează electroni, creându-se astfel un flux de curent electric. Cu ajutorul acestei tehnologii poți produce curent pentru o locuință aflată într-o zonă unde nu există rețea de distribuție. Sau dacă ești branșat, vei avea beneficii precum costuri ale facturilor foarte mici, sau posibilitatea de a injecta energie în rețea și de a o refolosi la nevoie. 

Cele mai utilizate tipuri de panouri fotovoltaice sunt cele cristaline:

• Panouri monocristaline:

Cel mai probabil acestea îți vor fi recomandate de orice firmă de montaj, deoarece sunt cele mai comune și larg răspândite panouri fotovoltaice. Sunt fabricate din cristale de siliciu monocristalin de înaltă puritate, care sunt tăiate în felii subțiri pentru a forma celule solare. Aceste tipuri de panouri fotovoltaice au un randament foarte bun, de peste 20%, și pot fi utilizate într-o gamă largă de aplicații.

Îți explicam că un cristal de siliciu este tăiat în felii subțiri, numite waferi (”napolitane” - suprapus), care devin baza celulelor solare. Waferii sunt apoi dopați cu elemente chimice (bor, fosfor), pentru a crea o diferență de potențial electric. Astfel se creează condițiile de formare a joncțiunii p-n (pozitiv - negativ), necesară pentru ca celula să genereze curent electric atunci când waferii sunt expuși la lumina soarelui. În articolul nostru despre cum funcționează panourile fotovoltaice vei putea citi mai pe larg despre cele explicate mai sus.

Avantajele panourilor monocristaline includ:

Randament ridicat: Panourile monocristaline au cel mai mare randament energetic dintre toate tipurile de panouri fotovoltaice disponibile în prezent. Datorită structurii monocristaline, acestea oferă o eficiență superioară în conversia energiei solare în energie electrică, permițând o producție mai mare de energie pe aceeași suprafață.

Performanță înaltă în condiții de iluminare redusă: Au o performanță bună în condiții de iluminare redusă, cum ar fi în zilele înnorate sau dimineața devreme și seara târziu. Aceasta le face potrivite pentru utilizarea în regiuni cu climă variabilă.

Aspect estetic: Panourile au un aspect uniform și elegant datorită uniformității culorii și a aspectului celulelor solare monocristaline. Acestea pot fi integrate estetic în diverse tipuri de structuri și aplicații.

Dezavantajele panourilor monocristaline includ:

Cost mai ridicat: Producția celulelor solare monocristaline implică un proces mai complex și o cerință mai mare de siliciu pur, ceea ce duce la costuri mai ridicate comparativ cu alte tehnologii solare.

Sensibilitate la temperatură ridicată: Randamentul panourilor monocristaline poate scădea în condiții de temperatură ridicată, ceea ce poate reduce producția de energie electrică.

Rigiditate: Panourile sunt de obicei rigide și nu pot fi flexibile sau ușor adaptate la suprafețe curbe. Acest aspect poate limita opțiunile de integrare în anumite aplicații.

Cu toate acestea, datorită eficienței lor ridicate, panourile monocristaline sunt larg utilizate în aplicații comerciale și rezidențiale unde eficiența și spațiul limitat sunt factori importanți.

În plus, cercetările și inovațiile continue în domeniul panourilor monocristaline sunt concentrate în noi tehnici de creștere a cristalelor, precum și pe utilizarea de materiale avansate și procese de fabricație inovatoare, cu scopul de a îmbunătăți randamentul și a reduce costurile de producție. Astfel, sunt dezvoltate noi tehnologii, cum ar fi celulele solare cu contacte posterioare sau celulele cu perovskit.

Pe măsură ce tehnologia avansează și se produc cantități mai mari de panouri monocristaline, se așteaptă ca acestea să devină mai accesibile și mai răspândite. Se estimează că vor continua să fie o alegere populară pentru aplicații care necesită o eficiență maximă și un spațiu limitat.

• Panouri policristaline:

Aceste tipuri de panouri fotovoltaice sunt similare celor cu siliciu monocristalin, dar sunt fabricate din cristale de siliciu policristalin, care sunt mai puțin pure. Ele au o eficiență puțin mai mică, dar și costurile de producție sunt mai mici, ceea ce le face mai accesibile din punct de vedere economic.

Panourile sunt fabricate din celule solare policristaline, care sunt realizate dintr-o singură bucată de siliciu, dar cu structură cristalină mai complexă.

Procesul de fabricație a celulelor solare policristaline implică topirea siliciului și răcirea sa rapidă, ceea ce duce la formarea mai multor cristale mici în interiorul celulei. Această structură policristalină este mai puțin ordonată decât cea a celulelor monocristaline, dar este mai economică și mai rapid de produs.

Avantajele panourilor policristaline includ:

Cost redus: Producția de celule solare policristaline este mai eficientă din punct de vedere al costurilor, deoarece nu necesită creșterea și tăierea unui singur cristal ca în cazul celulelor monocristaline.

Randament bun: Panourile policristaline au un randament energetic rezonabil și pot produce o cantitate semnificativă de energie electrică pe o suprafață dată.

Durabilitate și stabilitate: Celulele solare policristaline au o durată de viață lungă și oferă stabilitate în timp, ceea ce le face o opțiune fiabilă pentru instalarea pe termen lung.

Performanță înaltă în condiții de iluminare slabă: Panourile au capacitatea de a funcționa bine în condiții de iluminare redusă sau difuză, permițând o producție constantă de energie electrică chiar și în zilele înnorate sau în timpul dimineții și serii.

Dezavantajele panourilor policristaline includ:

Randament mai mic decât celulele monocristaline: Panourile policristaline au un randament energetic ușor mai scăzut decât celulele monocristaline, deoarece structura lor policristalină duce la o pierdere de eficiență.

Aspect estetic: Panourile policristaline pot avea o culoare albastră sau în nuanțe de albastru, care pot fi mai puțin estetice decât panourile monocristaline cu o culoare uniformă.

În general, panourile policristaline reprezintă o opțiune populară datorită costurilor mai reduse și randamentului energetic rezonabil. Acestea sunt utilizate într-o varietate de aplicații comerciale și rezidențiale, oferind o sursă sustenabilă și ecologică de energie electrică. Cu avansurile tehnologice și continuarea cercetărilor, se așteaptă ca randamentul și eficiența panourilor fotovoltaice policristaline să continue să crească.

Modulele solare monocristaline și policristaline constituie cele mai frecvente alegeri în cadrul sistemelor rezidențiale. Este imperativ să știi că orice sistem de acest tip, mai ales conectat la infrastructura națională de alimentare cu energie electrică, necesită un branșament electric corespunzător și o împământare adecvată. În plus, există posibilitatea de finanțare a acestor sisteme prin intermediul unor programe guvernamentale, precum Programul Național Casa Verde.

Alte tipuri de panouri fotovoltaice:

În continuare te invităm să descoperi și alte tipuri de panouri fotovoltaice pe care am încercat să ți le prezentăm prin informații cât mai succinte care, credem noi, te vor ajuta să înțelegi amploarea dezvoltării și cercetării în acest domeniu.

• Panouri cu film subțire:

Ele reprezintă o tehnologie inovatoare care se bazează pe utilizarea de straturi subțiri de materiale semiconductoare pentru a converti energia solară în electricitate. Aceste tipuri de panouri fotovoltaice aduc avantaje precum greutate redusă, flexibilitate și potențial de integrare în diferite suprafețe și aplicații. Tehnologia cu film subțire a evoluat rapid în ultimii ani și a devenit o alternativă viabilă la panourile tradiționale din siliciu cristalin.

1. Panouri cu film subțire de siliciu amorf: Aceste panouri sunt fabricate prin depunerea unui strat subțire de siliciu amorf pe un substrat flexibil. Sunt ușoare, flexibile și pot fi integrate în diverse suprafețe, cum ar fi acoperișurile sau fațadele clădirilor.
2. Panouri cu film subțire de cupru-indiu-galiu-seleniu (CIGS): Acestea utilizează un amestec de elemente chimice (cupru, indiu, galiu și seleniu) pentru a converti energia solară în electricitate. Sunt eficiente și pot fi produse în diverse forme și dimensiuni, fiind ideale pentru aplicații integrate în arhitectură.
3. Panouri cu film subțire de telurură de cadmiu (CdTe): Aceste panouri utilizează un strat subțire de telurură de cadmiu pentru a genera energie electrică. Sunt eficiente și pot fi produse la costuri mai reduse decât alte tehnologii fotovoltaice.
4. Panouri cu film subțire pe bază de seleniură de cupru-indiu (CIS): Utilizează seleniură de cupru-indiu ca material semiconductiv. Ofere avantaje în ceea ce privește durabilitatea și stabilitatea performanței în condiții de temperatură ridicată.
5. Panouri cu film subțire pe bază de telurură de stibiu (Sb2Te3): Aceste panouri utilizează telurură de stibiu pentru a converti energia solară în electricitate. Sunt promițătoare pentru aplicații în domeniul energiei solare.
6. Panouri cu film subțire de arsenură de galiu (GaAs): Acestea utilizează arsenură de galiu pentru a genera energie electrică. Sunt utilizate în principal în aplicații aero-spațiale și în industria militară.
7. Panouri cu film subțire de perovskite: Aceste module utilizează materiale perovskite cu structură cristalină pentru a converti energia solară în electricitate. Sunt considerate o tehnologie emergentă cu potențial mare, datorită eficienței ridicate și costurilor reduse de producție.

• Panouri Organice:

O altă altă categorie de tehnologie solară inovatoare, este reprezentată de tipurile de panouri fotovoltaice care utilizează materiale organice sau compuși organici pentru a converti energia solară în electricitate. Această abordare oferă numeroase avantaje, inclusiv flexibilitate, ușurință în producție și potențial de integrare în diferite aplicații și suprafețe. Tehnologia panourilor organice se află în continuă evoluție, însumând o varietate de feluri de panouri, inclusiv cele utilizate în prezent și cele în stadiul de cercetare. Am făcut pentru tine o enumerare a tuturor tipurilor disponibile:

1. Panouri pe bază de polimeri conjugati: Acestea utilizează polimeri organici cu proprietăți semiconductoare pentru a converti energia solară în electricitate. Sunt flexibile, ușoare și pot fi produse la costuri mai reduse, dar au o eficiență mai mică în comparație cu alte tehnologii.
2. Panouri pe bază de coloranți: Aceste module utilizează coloranți organici pentru a absorbi lumina solară și a genera curent electric. Sunt eficiente chiar și în condiții de iluminare scăzută și pot fi produse în diverse culori și forme.
3. Panouri pe bază de material organic cu joncțiune p-n: Utilizează molecule organice și anorganice pentru a forma o joncțiune p-n și a genera energie electrică. Prezintă eficiențe mai mari și stabilitate îmbunătățită în comparație cu alte tehnologii organice.
4. Panouri cu structuri perovskite: Acestea utilizează materiale perovskite cu structură cristalină pentru a converti energia solară în electricitate. Sunt considerate o tehnologie promițătoare cu eficiență ridicată și costuri reduse de producție.
5. Panouri pe bază de nanofire organice: Aceste module utilizează nanofire organice cu proprietăți semiconductoare pentru a genera electricitate din energia solară. Sunt în stadiul de cercetare și prezintă potențial pentru îmbunătățirea eficienței și costurilor.
6. Panouri pe bază de polimeri fotonici: Utilizează polimeri fotonici care interacționează cu lumina solară pentru a genera electricitate. Sunt în stadiul de cercetare și prezintă interes pentru aplicații optoelectronice.

• Panouri inovatoare:

Panourile inovatoare reprezintă o categorie diversificată de tehnologii fotovoltaice, care își propun să îmbunătățească eficiența, durabilitatea și costurile în domeniul conversiei energiei solare în electricitate. Aceste tipuri de panouri fotovoltaice au la bază cercetarea și dezvoltarea continuă și includ o serie de tehnologii și materiale avansate. Iată câteva exemple de panouri inovatoare:

1. Panouri cu structuri în mai multe straturi: Acestea utilizează mai multe straturi subțiri de materiale semiconductoare cu diferite nivele de absorbție a spectrului solar. Prin captarea și conversia mai multor lungimi de undă ale luminii solare, aceste celule solare avansate pot atinge eficiențe mai ridicate decât tehnologiile convenționale.
2. Panouri cu concentrare: Aceste module utilizează sisteme optice pentru a concentra lumina solară pe celule solare mici, de înaltă eficiență. Prin focalizarea directă a luminii solare pe zone mici, panourile fotovoltaice cu concentrare pot obține randamente mai mari și pot reduce costurile prin utilizarea unor cantități mai mici de materiale semiconductoare.
3. Panouri bifaciale: Sunt proiectate pentru a capta lumina solară atât pe partea frontală, cât și pe partea din spate a celulelor solare. Prin exploatarea radiației solare reflectate sau transmise prin alte suprafețe (de exemplu, solul sau acoperișul), aceste celule solare pot crește producția de energie electrică totală.
4. Tehnologii de barieră de bandă: Aceste panouri utilizează materiale cu structuri de bandă de energie modificate pentru a optimiza captarea și convertirea energiei solare. Prin manipularea caracteristicilor semiconductoarelor, aceste tehnologii avansate își propun să îmbunătățească eficiența și performanța panourilor fotovoltaice.
5. Panouri cu material cuantic-dot: Acestea utilizează nanostructuri numite puncte cuantice, care au proprietăți semiconductoare și pot fi ajustate pentru a captura și converti lumina solară în mod eficient. Tehnologia cu puncte cuantice prezintă un potențial semnificativ în îmbunătățirea eficienței și flexibilității panourilor fotovoltaice.
6. Panouri cu nanofire de siliciu: Aceste module utilizează nanofire de siliciu care au dimensiuni la scară nanometrică. Aceste structuri permit captarea eficientă a luminii solare și îmbunătățesc performanța celulelor solare în comparație cu tehnologia tradițională cu siliciu cristalin.
7. Tehnologii de trecere la spate: Aceste panouri elimină firele conductoare de pe fața frontală a celulelor solare și plasează contactele electronice pe partea din spate a acestora. Acest design permite o mai bună captare a luminii și elimină potențiale pierderi cauzate de umbrirea firelor conductoare.
8. Panouri cu structură în tandem: Utilizează o combinație de materiale semiconductoare cu diferite caracteristici de absorbție a luminii solare, creând o celulă solară stratificată. Această abordare permite utilizarea mai eficientă a spectrului solar și îmbunătățirea eficienței generale a panourilor fotovoltaice.
9. Panouri cu nanocristale: Aceste module folosesc nanocristale semiconductoare, cum ar fi sulfura de cadmiu, pentru a captura și converti energia solară. Nanocristalele permit ajustarea caracteristicilor semiconductoare în funcție de spectrul solar și prezintă potențial în creșterea eficienței celulelor solare.
10. Panouri cu barieră de spin: Acesta utilizează o caracteristică numită "barieră de spin" pentru a converti energia luminii solare în energie electrică. Această tehnologie inovatoare exploatează proprietățile de spin ale electronilor pentru a îmbunătăți eficiența celulelor solare. Simplu spus, "spin" se referă la un moment cinetic intrinsec al particulelor, cum ar fi electronii și protonii, care se rotesc în jurul propriilor axe.
11. Panouri cu joncțiune de gradient: Utilizează materiale semiconductoare cu gradient de compoziție pentru a obține o distribuție mai eficientă a sarcinilor și a fluxului de curent în cadrul celulelor solare, ceea ce poate duce la o creștere a eficienței.
12. Panouri cu structură 3D: Aceste module utilizează o structură tridimensională pentru a crește suprafața de captare a luminii solare și pentru a îmbunătăți eficiența conversiei. Această abordare permite o mai bună absorbție a luminii și poate reduce pierderile datorate reflexiei.
13. Tehnologii solare transparente: Aceste tehnologii își propun să transforme suprafețele transparente, cum ar fi ferestrele și ecranele, în panouri solare capabile să genereze energie electrică. Ele utilizează materiale semiconductoare și tehnici speciale pentru a permite trecerea luminii și a captura energia solară.
14. Panouri cu trecere prin plasmă: Acestea folosesc un tratament cu plasmă pentru a îmbunătăți performanța și stabilitatea celulelor solare prin reducerea pierderilor de recombinație a sarcinilor și a suprafeței celulei.
15. Tehnologii solare inovatoare bazate pe nanomateriale: Această categorie include diverse tehnologii fotovoltaice care utilizează nanomateriale, cum ar fi nanofirul de carbon, nanotuburile, punctele cuantice sau alte nanostructuri, pentru a îmbunătăți performanța, eficiența și flexibilitatea panourilor solare.

• Panouri bazate pe utilizare:

Ele oferă o gamă largă de opțiuni pentru integrarea și aplicarea eficientă a energiei solare. Această ultimă categorie pe care ți-o prezentăm, include mai multe tipuri de panouri fotovoltaice: panouri integrate în clădiri (Building-Integrated Photovoltaics - BIPV), panouri flotante și panouri concentrate (Concentrated Photovoltaics - CPV). Aceste tehnologii sunt concepute pentru a se potrivi cu diverse cerințe de proiectare și utilizare, contribuind la creșterea producției de energie electrică din surse regenerabile.

1. Panouri integrate în clădiri: Acestea pot avea diverse forme și pot fi integrate în diferite elemente arhitecturale. Iată câteva exemple:

• Fațade fotovoltaice: Panourile sunt integrate în exteriorul clădirilor, înlocuind materialele de fațadă tradiționale, cum ar fi cărămida sau sticla. Astfel, fațadele devin generatoare de energie solară.
• Acoperișuri solare: Celulele solare sunt integrate în acoperișuri, substituind materialele tradiționale, precum țiglele sau tabla. Aceste acoperișuri solare sunt o sursă inteligentă de captare a energiei regenerabile.
• Geamuri fotovoltaice: Panourile sunt integrate în structura geamurilor, permițând trecerea luminii în interiorul clădirii, dar captând simultan energia solară și generând electricitate.

     2. Panouri flotante: Acestea sunt proiectate pentru a fi instalate pe suprafețe acvatice și pot fi utilizate în diferite aplicații, cum ar fi:

• Sisteme flotante pe lacuri de acumulare: Panourile sunt instalate pe platforme flotante care acoperă lacurile de acumulare utilizate în hidrocentrale. Aceste sisteme valorifică suprafața lacurilor pentru a genera energie electrică suplimentară.
• Platforme flotante în zone costiere: Panourile sunt montate pe platforme flotante și amplasate în apropierea țărmului sau pe lacurile sărate. Aceste platforme sunt utile în aplicații costiere și pot furniza energie electrică în zonele cu acces limitat la teren.

      3. Panouri concentrate: Aceste panouri utilizează sisteme optice pentru a concentra lumina solară pe suprafețe mai mici de celule solare de înaltă eficiență. Sunt utilizate în diverse domenii, cum ar fi energia electrică la scară mare, medii izolate, industria spațială, clădiri integrate cu energie solară și în tehnologii emergente. Exemple de panouri concentrate includ:

• Panouri cu lentile Fresnel: Acestea utilizează lentile pentru a concentra lumina solară pe un număr mai mic de celule solare de înaltă eficiență, ceea ce permite o mai bună utilizare a resurselor solare.
• Panouri cu oglinzi parabolice: Aceste module utilizează oglinzi parabolice pentru a reflecta și concentra lumina solară pe un tub receptor care conține celule solare. Această tehnologie permite captarea și utilizarea eficientă a radiației solare.

Panouri solare termice:

Înainte de a finaliza acest articol îți vom prezenta și panourile solare termice, deseori incluse în mod greșit printre tipurile de panouri fotovoltaice. Acestea reprezintă o tehnologie eficientă pentru captarea și utilizarea energiei solare în producerea de căldură și apă caldă menajeră. Ele utilizează colectoare solare pentru a absorbi radiația Soarelui și a o transforma în energie termică. Iată o scurtă descriere și enumerare a categoriilor de panouri solare termice:

1. Panouri solare cu colectoare plane: Acestea sunt alcătuite din colectoare plate, care conțin tuburi sau plăci absorbante pentru a captura energia solară. Ele sunt utilizate în principal pentru încălzirea apei menajere sau încălzirea spațiilor interioare.
2. Panouri solare cu tuburi vidate: Aceste module solare utilizează tuburi vidate cu strat selectiv pentru a captura energia solară. Tuburile vidate permit o izolare mai bună și performanțe superioare în condiții de temperatură scăzută. Sunt potrivite pentru încălzirea apei și încălzirea spațiilor.
3. Panouri solare cu colectoare parabolice: Utilizează colectoare parabolice pentru a concentra energia solară pe un tub sau o conductă de transfer de căldură. Sunt utilizate în special în aplicații industriale sau comerciale care necesită temperaturi mai ridicate.
4. Panouri solare hibride: Aceste panouri solare combină tehnologiile fotovoltaice și termice, permițând captarea energiei solare atât pentru producerea de electricitate, cât și pentru generarea de căldură. Ele sunt utile în aplicații care necesită atât energie electrică, cât și energie termică, cum ar fi sistemele combinate de încălzire și răcire.
5. Panouri solare cu concentratoare: Acestea utilizează concentratoare pentru a direcționa și concentra radiația solară pe o suprafață mai mică, astfel încât să se obțină o producție mai mare de energie termică. Sunt utilizate în special în aplicații industriale care necesită temperaturi ridicate.
6. Panouri solare pentru încălzirea piscinelor: Aceste module sunt proiectate special pentru încălzirea apei din piscine. Ele permit captarea eficientă a energiei solare și transferul acesteia către apa din piscină, asigurând o temperatură confortabilă a apei în timpul utilizării.

În final vrem să te asigurăm că pentru a face o investiție în energia regenerabilă, cea mai indicată este colaborarea cu o firmă de montaj certificată de stat (ANRE). Acesta îți va crea o ofertă de sistem fotovoltaic configurat corespunzător pentru nevoile locuinței și va prelua din atribuțiile tale, cum ar fi cele legate de documentația necesară, încă din stadiul de proiect.

Tehnologia solară a făcut pași mari în ultimii ani, îmbunătățind în mod semnificativ eficiența și flexibilitatea sistemelor. În acest sens, diferite tipuri de panouri fotovoltaice, precum cele monocristaline și policristaline, continuă să fie punctul central al acestei inovații, datorită eficienței lor dovedite și fiabilității în timp.

Cu toate acestea, progresele în cercetare și dezvoltare ne-au adus mai multe opțiuni inovatoare de panouri, de la cele cu nanocristale și cele cu barieră de spin, până la cele cu structură tridimensională și tehnologiile solare transparente. Aceste noi tehnologii ne arată potențialul extraordinar al energiei solare, îmbunătățind nu doar eficiența, ci și adaptabilitatea și versatilitatea utilizării energiei solare.

Adaptabilitatea panourilor solare a dus la dezvoltarea de soluții creative și eficiente, precum panourile integrate în clădiri, panourile flotante și panourile concentrate. Acestea ne permit să încorporăm tehnologia solară în diverse medii și structuri, transformând suprafețele noastre cotidiene în surse de energie regenerabilă.

În concluzie, diversele tipuri de panouri fotovoltaice și aplicările lor inovatoare ne aduc mai aproape de un viitor în care energia regenerabilă este nu doar posibilă, dar și practică și eficientă. În fața provocărilor pe care le presupune schimbarea climatică, energia solară oferă nu doar un răspuns, ci și o promisiune pentru un viitor mai durabil și mai verde.