Szczegóły bloga

Wraz ze wzrostem globalnego zapotrzebowania na energię odnawialną, generacja energii słonecznej z paneli fotowoltaicznych stała się kluczową technologią w sektorze czystej energii. Jako kluczowy komponent systemów fotowoltaicznych, wydajność paneli słonecznych bezpośrednio wpływa na wytwarzanie energii. Przy wyborze paneli słonecznych konsumenci często zastanawiają się, czy lepszy jest monokrystaliczny czy polikrystaliczny, a także interesuje ich skład materiałowy paneli słonecznych.

I. Porównanie paneli słonecznych monokrystalicznych i polikrystalicznych

1. Charakterystyka paneli słonecznych monokrystalicznych

Panele słoneczne monokrystaliczne są wykonane z krzemu o pojedynczej strukturze krystalicznej. Są produkowane przy użyciu procesu Czochralskiego w celu wytworzenia wysokiej jakości wlewków krzemowych, które następnie są cięte na cienkie płytki.

Zalety:

• Wysoka wydajność: Monokrystaliczny krzem ma regularną strukturę krystaliczną, co skutkuje wysoką wydajnością transferu elektronów. Wydajność konwersji wynosi zazwyczaj 20%-23% (z wynikami laboratoryjnymi przekraczającymi 26%), co skutkuje wyższą generacją energii na jednostkę powierzchni.

• Wysokie wykorzystanie przestrzeni: Ze względu na wysoką wydajność, panele monokrystaliczne mogą generować więcej energii w ograniczonej przestrzeni (takiej jak dachy miejskie), co sprawia, że nadają się do zastosowań o ograniczonej przestrzeni.

• Atrakcyjny wygląd: Panele monokrystaliczne mają jednolitą ciemnoniebieską lub czarną powierzchnię, często z zaokrąglonymi narożnikami (ze względu na cylindryczny kształt wlewków krzemowych), co nadaje im bardziej nowoczesny wygląd i sprawia, że nadają się do wysokiej klasy budynków mieszkalnych lub komercyjnych.

• Trwałość: Monokrystaliczny krzem jest wysoce czysty i wykazuje doskonałą odporność na degradację, co skutkuje powolną degradacją wydajności podczas długotrwałego użytkowania (ponad 10 lat).

• Nieco lepsza wydajność w wysokich temperaturach: Panele monokrystaliczne doświadczają minimalnej utraty wydajności w środowiskach o wysokiej temperaturze, co sprawia, że nadają się do gorących regionów.

Wady:

• Wyższy koszt: Proces produkcji krzemu monokrystalicznego jest złożony i energochłonny, co skutkuje wyższymi kosztami produkcji i cenami rynkowymi niż krzem polikrystaliczny oraz większą początkową inwestycją.

• Wysoka ilość odpadów: Podczas cięcia wlewków krzemowych na cienkie kwadratowe płytki generowana jest znaczna ilość złomu, co skutkuje niższym wykorzystaniem zasobów.

• Wrażliwość na zacienienie: Panele monokrystaliczne są bardzo wrażliwe na miejscowe zacienienie (takie jak cienie drzew lub kurz), co może skutkować zmniejszeniem wydajności na całym panelu.

2. Charakterystyka paneli słonecznych polikrystalicznych

Panele słoneczne polikrystaliczne składają się z materiałów krzemowych o wielu strukturach krystalicznych. Stopiony krzem wlewa się do formy i chłodzi, tworząc wlewkę, co skutkuje stosunkowo złożoną strukturą krystaliczną.

Zalety:

• Niski koszt: Krzem polikrystaliczny charakteryzuje się prostym procesem produkcji i niskim zużyciem energii, co skutkuje kosztami produkcji o około 10%-20% niższymi niż krzem monokrystaliczny. To sprawia, że jest bardziej konkurencyjny cenowo i odpowiedni dla projektów z ograniczonym budżetem.

• Wysokie wykorzystanie zasobów: Metoda odlewania wlewków bezpośrednio wytwarza kwadratowe wlewki krzemowe, co skutkuje minimalnymi odpadami z cięcia i wysoką wydajnością wykorzystania surowców.

• Przyjazna dla środowiska produkcja: Produkcja krzemu polikrystalicznego zużywa mniej energii i ma mniejszy ślad węglowy, co jest zgodne z trendami zielonej produkcji.

• Nieco większa odporność na zacienienie: Ze względu na zróżnicowaną strukturę krystaliczną, panele polikrystaliczne doświadczają minimalnej ogólnej utraty wydajności przy częściowym zacienieniu.

Wady:

• Niższa wydajność: Krzem polikrystaliczny ma liczne granice ziaren, które utrudniają migrację elektronów. Wydajność konwersji wynosi zazwyczaj od 17% do 20%, co skutkuje niższą generacją energii na jednostkę powierzchni niż krzem monokrystaliczny.

• Duże wymagania przestrzenne: Ze względu na niższą wydajność, panele polikrystaliczne wymagają większej powierzchni, aby osiągnąć tę samą generację energii, co sprawia, że nie nadają się do zastosowań o ograniczonej przestrzeni.

• Zwyczajny wygląd: Panele polikrystaliczne mają niebieską powierzchnię z nieregularnym wzorem ziarna i kwadratowymi narożnikami, co skutkuje mniej jednolitym efektem wizualnym niż panele monokrystaliczne, nadając im nieco „przemysłowy” charakter.

• Nieco gorsza wydajność w wysokich temperaturach: W środowiskach o wysokiej temperaturze wydajność paneli polikrystalicznych spada nieco bardziej niż paneli monokrystalicznych, a wydajność jest nieco gorsza w regionach tropikalnych.

• Degradacja żywotności: Defekty kryształów w krzemie polikrystalicznym mogą powodować nieco szybszą degradację wydajności podczas długotrwałego użytkowania, wymagając częstszych inspekcji.

3. Scenariusze zastosowań monokrystalicznych i polikrystalicznych

Monokrystaliczny nadaje się do następujących scenariuszy:

• Ograniczona przestrzeń: Na przykład dachy mieszkalne i dachy budynków komercyjnych w miastach, gdzie wymagana jest wysoka wydajność, aby zmaksymalizować generację energii.

• Regiony o wysokiej temperaturze: Na przykład południowe Chiny, Azja Południowo-Wschodnia i Bliski Wschód, gdzie monokrystaliczny oferuje doskonałą odporność na wysoką temperaturę.

• Projekty wysokiej klasy: Na przykład wille i projekty certyfikacji zielonych budynków, gdzie wygląd i wydajność monokrystalicznego są bardziej zgodne z pozycjonowaniem wysokiej klasy.

• Inwestycje długoterminowe: Dla użytkowników z dużymi budżetami poszukujących stabilnych zwrotów przez ponad 25 lat, monokrystaliczny oferuje doskonałą trwałość.

• Polikrystaliczny nadaje się do następujących scenariuszy:

• Ograniczony budżet: Na przykład wiejskie projekty łagodzenia ubóstwa fotowoltaicznego i rozproszona generacja energii w krajach rozwijających się, gdzie niski koszt polikrystalicznego jest bardziej atrakcyjny.

• Instalacje na dużą skalę: Na przykład naziemne elektrownie fotowoltaiczne i projekty słoneczne na pustyniach, gdzie polikrystaliczny oferuje bardziej ekonomiczne rozwiązanie, gdy dostępna jest przestrzeń.

• Złożone środowiska: Na przykład w zakurzonych lub silnie przesłoniętych obszarach, polikrystaliczny jest nieco bardziej przystosowany do częściowego zacienienia.

• Krótkoterminowe zwroty: Dla użytkowników poszukujących szybkiego zwrotu z inwestycji, polikrystaliczny oferuje niższą początkową inwestycję.

4. Trendy rynkowe i postęp technologiczny

W ostatnich latach udział monokrystalicznego krzemu w rynku stopniowo przewyższył udział polikrystalicznego, głównie ze względu na następujące czynniki:

• Przełomy technologiczne: Ogniwa monokrystaliczne typu N (takie jak TOPCon i HJT) i technologia półogniwowa znacznie poprawiły wydajność, a stosunek ceny do wydajności produktów monokrystalicznych nadal się poprawia.

• Redukcja kosztów: Rozwój produkcji krzemu monokrystalicznego i optymalizacja procesów zmniejszyły lukę kosztową z polikrystalicznym (ceny monokrystaliczne wyniosą około 0,36–0,43 USD za wat w 2025 r., podczas gdy ceny polikrystaliczne wyniosą około 0,29–0,36 USD za wat).

• Wytyczne polityczne: Chińskie cele „podwójnego węgla” napędzają rozwój wysokowydajnej technologii fotowoltaicznej, a monokrystaliczny jest preferowany przez politykę i rynek ze względu na wysoką wydajność.

Jednak krzem polikrystaliczny nie został całkowicie wycofany z rynku. W niektórych krajach rozwijających się i projektach o niskim budżecie polikrystaliczny nadal ma swoje miejsce.

5. Zalecenia dotyczące wyboru między monokrystalicznym a polikrystalicznym

• Wydajność przede wszystkim: Jeśli przestrzeń jest ograniczona lub poszukuje się długoterminowych zwrotów, monokrystaliczny jest preferowanym wyborem.

• Zorientowany na budżet: Jeśli początkowa inwestycja jest ograniczona, a powierzchnia instalacji jest wystarczająca, polikrystaliczny jest bardziej ekonomiczny.

• Kompleksowe rozważania: Należy wziąć pod uwagę wydajność i koszty w oparciu o lokalny klimat, warunki zacienienia i lokalizację projektu. Na przykład monokrystaliczny jest zalecany w południowych obszarach przybrzeżnych, podczas gdy polikrystaliczny można rozważyć w regionach pustynnych na północnym zachodzie.