Panele fotowoltaiczne zbudowane są z ogniw połączonych szeregowo-równolegle. Są głównym elementem całego zestawu fotowoltaiki, który zapewnia produkcję prądu poprzez przekształcenie energii słonecznej w prąd stały (jest to tzw. efekt fotowoltaiczny). W ten sposób grupa paneli słonecznych zasila inwerter.

Ogółem dzieli się je na ogniwa pierwszego typu, które charakteryzuje wysoka sprawność. Wśród nich wymienia się ogniwa polikrystaliczne, wykonane w starszej technologii i rozpoznawalne jako niebieskie, wydajniejsze ogniwa monokrystaliczne, rozpoznawalne jako całe czarne, oraz panele amorficzne.

Panele drugiego typu nazywane są cienkowarstwowymi, ponieważ najczęściej wytwarzane są z jednego ogniwa, mają grubość kilku mikrometrów i można je montować na elewacjach. Wśród ich rodzajów wymienia się ogniwa CdTe oraz CIGS o sprawności na poziomie 10-14%. Czasem ze względu na niską wydajność klasyfikuje się do nich również te amorficzne.

PIERWSZA GENERACJA OGNIW FOTOWOLTAICZNYCH

Panele monokrystaliczne - najczęściej wybierany rodzaj paneli
Moduły monokrystaliczne to nowa generacja paneli, są jednymi z najnowocześniejszych rodzajów ogniw fotowoltaicznych. Płytki zwane „waflami” cięte są laserowo z bloku monokryształu w formie walca. Jest on wytwarzany metodą Czochralskiego ze stopionego piasku krzemowego z dodatkiem boru. Wytworzone na ich bazie ogniwa cechuje najwyższa sprawność, ale też najwyższa cena. Charakteryzują się wysoką sprawnością (na poziomie 15-21%) co przekłada się na dużą produkcję energii elektrycznej przy wykorzystaniu mniejszej powierzchni. Wynika to ze sposobu ich produkcji. Każde ogniwo monokrystalicznych paneli fotowoltaicznych powstaje z pojedynczego kryształu krzemu. W efekcie tego, elektrony mają więcej przestrzeni do poruszania się, co powoduje, że w naszej fotowoltaice powstaje większa ilość energii. Im większa moc paneli, tym mniej ich potrzeba, aby zasilić wszystkie sprzęty w Twoim domu. Ten rodzaj paneli fotowoltaicznych charakteryzuje także wysoka trwałość i odporność na warunki atmosferyczne, dzięki czemu efektywność produkcji jest wysoka nawet po 30 latach. Są bardzo odporne na warunki atmosferyczne. Wszystko to sprawia, że moduły monokrystaliczne cechuje wysoka opłacalność, dzięki czemu stały się najpopularniejszymi spośród wszystkich rodzajów paneli na rynku fotowoltaiki.

Panele monokrystaliczne Full Black
Są to moduły składające się z monokrystalicznych ogniw fotowoltaicznych, które usytuowane są na czarnej bazie. Dzięki temu panele full black mają bardziej stonowany kolor, a charakterystyczne białe kropki są mniej zauważalne. Z racji tego, że producenci postanowili umieścić ogniwa na czarnym podłożu, panele znacznie mniej rzucają się w oczy. Dla wielu osób jest to zaletą, ponieważ te panele nie wpływają znacząco na aspekty estetyczne otoczenia. Fakt ten nie pozostaje jednak bez wpływu na sprawność energetyczną paneli. Kolor czarny sprzyja absorpcji podczerwieni. Dzięki swojej barwie panele fotowoltaiczne full black nagrzewają się w dużo szybszym tempie. Wyższa temperatura ogniw sprawia, że w końcowym efekcie mogą produkować mniej energii. Producenci w modułach full black montują najczęściej ogniwa wyższej klasy, niż w innych swoich produktach. Jednakże nie ma to na celu uzyskania rekordowo dużych wydajności, a skompensować słabszą wydajność tych paneli, wynikającą z ich budowy. Do głównych zalet, jakie posiadają panele full black, można zaliczyć elegancki design, który jest szczególnie korzystny w przypadku nowoczesnych budynków. Panele full black mogą być z łatwością wkomponowane w projekt domu, dzięki czemu nie będą w tak znaczącym stopniu wpływać na walory estetyczne budynku. Dodatkowo producenci często wyposażają te panele w ramy o jednolitym kolorze, co dodatkowo korzystnie wpływa na wygląd instalacji. Dzięki temu zamontowane na naszym domu panele słoneczne będą praktycznie niewidoczne, a nawet mogą dodać mu nowoczesnego charakteru.

Panele polikrystaliczne
To moduły łączące wiele kryształów krzemu. Układ kwadratowych płytek wykorzystuje całą powierzchnię ogniwa fotowoltaicznego. Posiadają mniejszą wydajność niż panele monokrystaliczne (od 14% do 16%), przez co również wymagają większej powierzchni instalacyjnej. Charakteryzują się niebieską barwą. Powstają w procesie, w którym topi się ze sobą kilka krzemowych bloków w temperaturze ok. 1500 st. C. Powstaje wówczas jedna duża bryła, którą tnie się na cienkie plastry o odpowiednim kształcie, oczyszcza, nakłada powłokę antyrefleksyjną, przewody i panel polikrystaliczny jest gotowy. Ich atutami są ich cena oraz żywotność - mają wysoką wytrzymałość na uszkodzenia mechaniczne. Dobrej jakości panele polikrystaliczne mogą posłużyć nawet do 25 lat.

Panele z krzemu amorficznego
Najniższą wydajnością spośród paneli słonecznych pierwszego typu charakteryzują się ogniwa amorficzne. W procesie technologicznym cienka warstwa alotropowego krzemu (0,5-1 μm) nanoszona jest na szkło lub inne podłoże. Ich wytworzenie jest szybkie i tanie, ze względu na niewielką ilość wykorzystanego półprzewodnika i niskie zużycie energii w procesie produkcyjnym. Wadą jest stosunkowo niska sprawność ogniw. Wytwarzane z krzemu amorficznego (niekrystalicznego) osiągają sprawność jedynie na poziomie 6-10% i również mają kolor niebieski. Są lekkie i elastyczne, a przy tym tanie, jednak ich żywotność wynosi jedynie ok. 10 lat. Dzięki mało skomplikowanemu montażowi i niewielkiej wadze mogą być stosowane na elewacji budynków.

DRUGA GENERACJA OGNIW FOTOWOLTAICZNYCH
Ten rodzaj ogniw nie jest powszechnie stosowany, głównie przez o wiele niższą sprawność. Ogniwa tej grupy nazywane są też cienkowarstwowymi - ich grubość wynosi zaledwie kilka mikrometrów. Do II generacji zaliczają się:
- ogniwa z krzemu amorficznego,
- ogniwa CdTe,
- ogniwa CIGS.

Krzem amorficzny, czyli niewykrystalizowany, jest najtańszym materiałem do produkcji paneli fotowoltaicznych należących do II generacji. Proces produkcji takich ogniw polega na nanoszeniu cienkiej warstwy pierwiastka na powierzchni szkła lub stali. Jest to stosunkowo tania metoda, ale równocześnie nie daje wysokiej sprawności. Uzyskuje się maksymalnie 10%, przy złych warunkach atmosferycznych jest to tylko nawet 6%. Bardzo łatwo jest rozpoznać ogniwa amorficzne po bordowym kolorze i braku widocznych struktur kryształów.

Ogniwa CdTe powstały z tellurku kadmu - sama nazwa jest złączeniem symboli tych pierwiastków. Cały moduł fotowoltaiczny składa się najczęściej z jednego wielkiego ogniwa w kolorze czerwonym. Od ogniw krzemowych różnią się też cechami fizycznymi, takimi jak wysokość przewodzonego napięcia i natężenia. Ich sprawność jest także stosunkowo niska, zbliżona do sprawności ogniw amorficznych i wynosi ok. 10%.

Nie wszystkie rodzaje ogniw fotowoltaicznych sprawdzą się w każdym – lub na każdym – budynku. Dokonany wybór będzie miał spore konsekwencje w wydajności całej instalacji, jej cenie oraz zajmowanej powierzchni. Jeśli nie czujemy się na siłach, by samodzielnie wybrać odpowiedni dla nas gatunek ogniw, skorzystajmy z profesjonalnej pomocy.