Omul modern se afla, de mai bine de 5 decenii, in cautarea unor alternative eco-friendly la producerea de energie electrica si termica, incercand sa reduca totodata consumul de combustibili fosili si amprenta de carbon a locuintei sale.
Panourile fotovoltaice sunt una dintre solutiile viabile in domeniul energetic si pot oferi utilizatorului atat independenta energetica, cat si venituri pasive, in functie de solutia de productie aleasa.
Ce sunt si cum functioneaza panourile fotovoltaice – pe scurt
Panourile fotovoltaice, grupate intr-un sistem fotovoltaic, reprezinta acel ansamblu de componente conectate, ce transforma energia solara in energie electrica utilizabila in gospodarii si firme.
Practic, atunci cand energia solara ajunge pe suprafata panourilor, materialele semiconductoare din care acestea sunt fabricate convertesc fluxul de lumina in energie electrica prin ceea ce se numeste “efect fotovoltaic”.
Fenomenul fotovoltaic a fost descoperit inca din 1839, de catre un fizician francez (Alexandre Edmond Becquerel) si sta astazi la baza unor tehnologii ce genereaza electricitate curata si regenerabila.
Orice sistem fotovoltaic are in componenta:
- panouri fotovoltaice;
- sistem de fixare a panourilor;
- invertor sau invertoare solare;
- cabluri si conectori.
In completare, un sistem mai poate avea: echipamente de masura, acumulatori, dispozitive de conectare WiFi si sisteme de orientare a panourilor dupa pozitia soarelui.
Fiecare panou fotovoltaic este format din celule fotovoltaice, protejate de un strat din sticla cu efect anti-reflex la exterior. Celulele fotovoltaice sunt realizate din materiale semiconductoare si absorb lumina solara, transformand-o in energie electrica. Fiecare celula produce o cantitate mica de energie, insa toate celulele unui panou sunt conectate intre ele, iar panourile sunt asamblate intr-un sistem fotovoltaic, ce poate produce energia necesara unui loc de consum intr-un anumit interval de timp.
Celulele solare produc energie sub efectul fotovoltaic, fenomen in care fotonii care ajung la fiecare celula excita electroni in stratul semiconductor, ejectandu-i din stratul absorbant pe masura ce formeaza o pereche electron-gaura. Electronii sunt colectati la terminalul negativ al celulei solare, curgand prin circuitul inchis si, apoi, revin prin terminalul pozitiv pentru a se recombina cu o gaura si a pune capat perechii electron-gaura. Astfel, pe masura ce electronii “curg” prin circuitul inchis, este generat curentul electric ce alimenteaza sarcina.
Panourile fotovoltaice produc energie electrica sub forma de curent continuu (DC). Pentru a putea transforma curentul continuu in curent alternativ (AC) utilizabil la echipamentele electrice si electronice, sistemul fotovoltaic are nevoie de unul sau mai multe invertoare solare
Totodata, daca sistemul tau produce mai multa energie decat consumi, poti injecta acest surplus in reteaua centralizata, contorizarea energiei injectate raportata la energie consumata realizandu-se prin intermediul unui smartmeter, iar inregistrarea in registrul furnizorului de energie se face cu un contor bidirectional, sau poti opta pentru inmagazinarea intr-un acumulator (statii de stocare) si folosi in perioadele nocturne sau in cele mai putin productive.
Alegerea unui anumit tip de panou fotovoltaic si a configuratiei centralei electrice fotovoltaice se va face de catre specialistii in domeniu in functie de necesitatile locului de consum, dar si de caracteristicile tehnice ale invertorului.
Cunoasterea caracteristicilor fiecarui tip de panou te ajuta sa determini in final care se potriveste mai bine atat nevoilor, cat si bugetului, dar influenteaza si performanta si durata de viata a sitemului.
Panourile fotovoltaice de tip N
Panourile fotovoltaice de tip N reprezinta cea mai noua dezvoltare a panourilor fotovoltaice. Majoritatea celulelor solare au in spate o componenta din aluminiu (Al-BSF sau, mai nou, PERC, IBC sau tehnologie bifaciala) si o jonctiune PN (regiunea/interfata dintre doua tipuri de material semiconductor, unul de tip N si unul de tip P, in interiorul aceluiasi cristal de siliciu/semiconductor). In interiorul acestei jonctiuni exista plachete (placute) din cristale de siliciu incarcate pozitiv (P) si plachete incarcate negativ (N), cu ordine variabila.
Una dintre cele mai mari diferente intre cele doua tipuri de celule este data de tipul de placute din siliciu cristalin (c-Si) ce alcatuiesc regiunea emitatorului. Placutele semiconductoare (denumite si “wafer”=“napolitane”) c-Si de tip N sunt realizate prin doparea cu fosfor, arsenic sau antimoniu, materiale ce contin electroni liberi suplimentari care incarca negativ placa. Straturile, plasate unul peste altul, creeaza un camp electric intern.
Placutele c-Si de tip P sunt realizate prin doparea cu bor, un material cu mai putini electroni, ce incarca pozitiv placa. Doparea unui material semiconductor reprezinta introducerea in structura materialului a unor sarcini excedentare, pentru a ameliora conductivitatea materialului respectiv. Dopajul se face, de obicei, pentru regiunea in vrac si emitator.
Ce sunt Panourile fotovoltaice de tip N?
Panourile solare de tip N (N-Type) sunt o alternativa noua, cu popularitate in crestere datorita unor avantaje fata de tipul P de panouri.
Celula solara de tip N prezinta o regiune c-Si in vrac dopata negativ (tip N), cu o grosime de 200 μm si densitate de dopaj de 1016 cm-3, in timp ce stratul emitator este dopat pozitiv (tip P) cu o densitate de 1019 cm- 3 si grosimea de 0,5μm.
Care sunt beneficiile utilizarii Panourile fotovoltaice de tip N?
Celulele de tip N sunt superioare celor de tip P la nivel de eficienta energetica, sporita prin comparatie.
Totodata, panourile solare de tip N ofera si avantajul de a nu fi susceptibile la degradarea indusa de lumina (LID), asa cum s-a descoperit ca sunt panourile solare de tip P. Aceste panouri solare pot fi utilizate in toate tipurile de constructii si au o durata de viata mai lunga (20-30 ani, in functie de regiunea geografica).
Cu toate acestea, exista si dezavantaje:
- materia prima este mult mai redusa la nivel global;
- costuri mai mari de productie;
- timpi de productie sunt mult mai mari.
Panourile fotovoltaice de tip P
Panourile solare de tip P au fost cele mai vandute si populare tipuri de module de pe piata. Initial, costurile de productie erau extrem de mari, insa dezvoltarea industriei aero-spatiale a dus la o scadere semnificativa a preturilor si o raspandire rapida printre utilizatori. Incepand cu jumatatea anului 2023 panourile fotovoltaice tip N au patruns pe piata si sint din ce in ce mai cautate.
Ce sunt Panourile fotovoltaice de tip P?
In cazul panourilor fotovoltaice de tip P (P-Type), fiecare celula solara este fabricata utilizand o regiune c-Si in vrac dopata pozitiv (tip P), cu o densitate de dopaj de 1016 cm-3 si o grosime de 200 μm. Stratul emitator al celulei este dopat negativ (tip N), avand o densitate de dopaj de 1019 cm-3 si o grosime de 0,5 μm.
Care sunt beneficiile utilizarii modulelor fotovoltaice de tip P?
Panourile solare de tip P au o rezistenta ridicata la radiatii si degradare. La aceasta concluzie s-a ajuns in anii ’50, cand la panourile fotovoltaice folosite in spatiu s-a optat pentru doparea cu bor. Folosind aceasta tehnologie, aplicatii fotovoltaice au fost dezvoltate, iar preturile de productie au scazut constant.
Un alt avantaj al panourilor tip P este legat de gradul de disponibilitate si timpii de productie. Fiind realizate din materii prime mai usor de obtinut si cu disponibilitate crescuta, aceste panouri sunt mai ieftine si mai usor de produs decat cele tip N.
Chiar daca panourile solare de tip P au fost standardul ani de zile, aceasta tehnologie are dezavantajele ei, in special pentru aplicatiile terestre (unde exista oxigen). Borul este folosit pentru doparea panourilor solare, insa procedeul provoaca o problema cunoscuta sub numele de defect bor-oxigen (nu este o problema in spatiu, unde nu exista oxigen). Acest defect produce o cantitate mare de degradare indusa de lumina (LID) in panouri, reducand performanta acestora cu pana la 10% in unele cazuri.
Comparatie între panourile fotovoltaice de tip N si tip P
Intelegerea diferentelor intre panourile fotovoltaice de tip N si tip P ajuta proprietarii actuali sau potentiali sa aleaga cea mai buna varianta pentru ei.
Comparatia intre tipurile de panouri trebuie facuta la nivel de: eficienta, cost, durabilitate, performanta in conditii meteo diferite.
Eficienta
La acest capitol, panourile tip N ies in evidenta, avand un nivel de eficienta de 25.7%, fata de 23.6% la panourile de tip P. Acest parametru este legat direct de gradul de degradare in timp provocata de radiatia luminoasa. Panourile de tip N sunt dopate cu fosfor, ceea ce le face complet imune la defectul bor-oxigen.
Cost
Unul dintre putinele dezavantaje ale panourilor de tip N este legat de costurile de productie si, implicit de costul final al unui panou, cu tot cu montaj. Avand deja o productie de masa cu traditie si materii prime la dispozitie, panourile tip P au costuri mai reduse. Panourile tip N trec prin etape diferite de productie, iar materia prima nu este atat de usor de gasit si nici la fel de ieftina (insa de puritate mai mare).
Desi costurile panourilor fotovoltaice de up N sunt momentan mai mari, pe masura ce productia de masa de se dezvolta pretul lor va scadea si probabil, la un moment dat, vor inlocui panourile tip P.
Durabilitate
Garantia oferita clientilor, de 20 de ani pentru produs si 30 de ani pentru performanta, face ca panourile de tip N sa fie net superioare celor de tip P (care au 12 ani pentru produs si 25 de ani pentru performanta).
Performanta in diferite conditii meteorologice
Datorita nivelului de eficienta mai ridicat, panourile de tip N vor produce per total mai multa energie in conditii de mediu asemanatoare, detaliu ce face ca acestea sa castige teren in fata utilizatorilor.
De asemenea, panourile de tip N au o performanta sporita la temperaturi ridicate si mentin un nivel inalt de eficienta pe intreaga durata de functionare.
Alicatii ale panourilor fotovoltaice de tip N
Panourile solare de tip N au o serie de avantaje care determina din ce in ce mai multi clienti sa le aleaga, ignorand componenta pret. Dezvoltarea tehnologica in domeniu continua, iar trendul de crestere a cotei de piata a acestor modele este unul accelerat.
In 2021, cota de piata a panourilor solare de N-Type a oscilat intre 5% si 10%, cu o asteptare in crestere pana la aproximativ 20% in 2022 - 2023. Se estimeaza ca in viitorul apropiat, panourile solare de tip N vor detine mai mult de 70% din piata (pana in 2032), lasand probabil modulele P-Type cu mai puțin de 30% din piata.
Panourile fotovoltaice de tip N pot fi utilizate atat de consumatorii casnici, care doresc mai multa energie pentru necesarul propriu, cat si in cladirile de apartamente sau in spatiile comerciale ori cladirile de birouri.
Panouri solare rezidentiale
Dimensiunile unui sistem fotovoltaic (cunoscut si sub denumire de kit) pot varia de la cativa kilowati (kW) pentru consumatorii casnici/rezidentiali, la cateva sute de megawati pentru statiile de mare putere, cu panouri solare industriale.
In functie de consumul de energie estimat anual al unei locuinte si pozitionarea geografica a acesteia, un kit de panouri fotovoltaice pentru casa poate produce 3 – 5 – 8 sau 10 kW.
Cele mai noi si eficiente panouri fotovoltaice, disponibile de la jumatatea anului 2023 sunt modelele N-Type, cu peste 22% eficienta.
Panouri solare comerciale
La intrebarea: de cate panouri solare am nevoie pentru a alimenta un spatiu comercial?, raspunsul se afla in cantitatea de energie necesara/estimata pentru un an si in cantitatea de energie pe care o poate produce fiecare panou.
O companie de dimensiuni medii utilizeaza circa 25.000 kWh/an, adica undeva la 70 kWh/zi. Electricitatea medie produsa de un panou solar este de 250 W putere de varf, dar depinde si de eficienta panoului si de modelul ales.
Un alt factor pe care trebuie sa il iei in calcul este cantitatea de lumina solara pe care un panou o primeste zilnic. Aceasta cantitate depinde de: pozitionarea geografica a constructiei, gradul de orientare a panourilor, tipul de panou si gradul de eficienta al acestuia. Pornind de la acesti parametri si de la profilul fiecarei activitati in parte, proprietarii de spatii comerciale pot face un calcul personalizat si stabili astfel un necesar de panouri solare.
Panouri solare industriale
Amplasarea panourilor solare in cadrul unor sisteme fotovoltaice industriale se poate face pe acoperisul unor hale sau a unor complexe de mari dimensiuni, dar si la nivelul solului, in asa-numitele parcuri fotovoltaice.
Scopul principal al realizarii unor astfel de sisteme este convertirea energiei solare in energie electrica si injectarea acesteia in Sistemul Energetic National. Activitatea urmareaste vanzarea energiei si obtinerea de profit.
Este timpul sa investesti intr-un sistem fotovoltaic si vrei sa stii ce optiuni ai? Afla de la specialistii Zonetec Solar ce sunt modulele fotovoltaice N-Type si P-Type, dintr-un ghid cuprinzator.
Daca ai mai multe intrebari despre acest articol sau daca vrei sa afli mai multe informatii despre produsele afisate pe zonetecsolar.ro, te invitam sa ne contactezi CLICK AICI, la telefon 0374.477.207 sau e-mail [email protected].