Spis treści
- Najpierw oceń dach, potem wybierz moduł fotowoltaiczny
- PERC, TOPCon czy IBC?
- Czy konstrukcja może wpływać na rzeczywistą wydajność modułu?
- Dlaczego optymalizacja struktury zwiększa efektywność i stabilność?
- Moduły fotowoltaiczne – od technologii do konstrukcji
1. Najpierw oceń dach, potem wybierz moduł fotowoltaiczny
Wielu inwestorów, wybierając moduły fotowoltaiczne, zapomina, że to dach jest punktem wyjścia w projektowaniu całego systemu, koncentrując się zbyt mocno na mocy i sprawności.
Konstrukcja, powierzchnia, orientacja oraz stopień zacienienia dachu decydują o sposobie rozmieszczenia modułów. Według danych Fraunhofer ISE, w Europie straty energii spowodowane zacienieniem lub niewłaściwym układem modułów wynoszą zazwyczaj 3–8%. Nawet najbardziej wydajny moduł nie osiągnie pełnej efektywności, jeśli zostanie zamontowany na nieodpowiednim dachu, co bezpośrednio wpływa na długoterminowe zyski systemu.
W praktyce różnice między dachami wymagają różnych rozwiązań projektowych:
- Dachy mieszkalne: ograniczona powierzchnia, nacisk na estetyczną spójność i kontrolę wagi;
- Dachy firmowe: zazwyczaj płaskie lub metalowe, priorytetem jest gęstość mocy i okres zwrotu inwestycji;
- Dachy złożone: przy zacienieniu, obciążeniach wiatrem lub ograniczeniach konstrukcyjnych konieczne są moduły o większej tolerancji błędów.
Kluczem przy wyborze jest dopasowanie modułu do warunków dachu.
Dlatego dopiero po dokładnym poznaniu swojego dachu wybór technologii ma sens. W czasach, gdy współistnieją rozwiązania takie jak PERC, TOPCon i IBC, zrozumienie ich różnic w wydajności i zastosowaniu pozwala uzyskać maksymalne korzyści z każdego metra kwadratowego dachu.
2. PERC, TOPCon czy IBC?
Technologia fotowoltaiczna rozwija się niezwykle szybko, a główne kierunki rozwoju ogniw przesuwają się z PERC w stronę TOPCon i IBC.
Na obecnym etapie jednak każda z tych technologii ma swoje optymalne zastosowania. Dla właścicieli instalacji kluczowe nie jest dążenie do najwyższej sprawności, lecz wybór technologii, która zapewni stabilne i długoterminowe zyski na ich konkretnym dachu.
PERC (Passivated Emitter and Rear Cell) to technologia dojrzała i ekonomiczna. Warstwa pasywacyjna na tylnej stronie ogniwa skutecznie ogranicza rekombinację elektronów, zmniejszając straty energii. Przy sprawności na poziomie około 20–21%, moduły PERC wciąż oferują korzyści kosztowe, dlatego są szeroko stosowane w projektach o krótkim okresie zwrotu i ograniczonym budżecie.
Ich wadą jest jednak wyższy współczynnik temperaturowy, co powoduje większy spadek mocy w warunkach wysokich temperatur latem.
Podsumowując, PERC najlepiej sprawdza się w przypadku dużych dachów przemysłowych o ograniczonym budżecie oraz w regionach o umiarkowanym klimacie i niewielkich różnicach temperatur.
TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) to obecnie główna ścieżka rozwoju branży. Dzięki dodaniu cienkiej warstwy tlenku tunelowego do struktury PERC zwiększono efektywność transportu elektronów, co pozwala modułom zachować stabilną wydajność nawet w wysokich temperaturach.
W porównaniu z PERC, TOPCon oferuje większy potencjał sprawności i lepsze właściwości temperaturowe – średnia sprawność modułów jest o około 1 punkt procentowy wyższa, a współczynnik temperaturowy niższy (około –0,32%/°C), co gwarantuje stabilniejsze działanie w gorącym klimacie.
Proces produkcyjny jest jednak bardziej wymagający – wymaga jednorodnych materiałów i wysokiej precyzji lutowania.
Wraz ze wzrostem mocy modułów technologia TOPCon została dodatkowo udoskonalona w zakresie materiałów, procesu ogniw oraz konstrukcji, by zwiększyć wydajność i stabilność w trudnych warunkach. Przykładem jest opracowana na bazie TOPCon struktura 1/3-Cut, która dzięki dokładniejszemu prowadzeniu prądu zmniejsza straty cieplne i zwiększa stabilność systemu.
Jako wiodąca technologia ogniw typu N, TOPCon doskonale sprawdza się w instalacjach mieszkaniowych i komercyjnych z dobrymi warunkami dachowymi, zapewniając stabilną produkcję energii i wysoki zwrot w całym cyklu życia systemu.
IBC (Interdigitated Back Contact) przenosi wszystkie metalowe ścieżki na tylną stronę ogniwa, co eliminuje straty wynikające z zacienienia przedniej powierzchni.
Taka konstrukcja zapewnia większą absorpcję światła oraz czysty i jednolity wygląd, dzięki czemu moduły te idealnie integrują się z architekturą budynków.
Brak metalowych elementów z przodu sprawia, że IBC charakteryzuje się wyższą odpornością na zacienienie; przy współczynniku odbicia wynoszącym zaledwie około 1,7%, moduły utrzymują stabilną wydajność także przy słabym oświetleniu i w otoczeniu o wysokim współczynniku odbicia.
Choć IBC to zazwyczaj konstrukcja jednoszybowa, pod względem sprawności, gwarancji i współczynnika temperaturowego przewyższa moduły PERC.
Proces produkcji jest jednak skomplikowany – wymaga bardzo dokładnego pozycjonowania i połączeń na tylnej stronie, co zwiększa koszty.
Dzięki połączeniu efektywności, estetyki i odporności na zacienienie, moduły IBC są szczególnie polecane dla obiektów o wysokich wymaganiach wizualnych, wrażliwych na odbicia światła lub z lokalnym zacienieniem.
W miarę jak różnice między poszczególnymi technologiami maleją, centrum innowacji branży przesuwa się w kierunku ogniw tandemowych z perowskitem oraz optymalizacji struktury ogniw, które stają się nowym przedmiotem zainteresowania rynku fotowoltaicznego.
3. Czy konstrukcja może wpływać na rzeczywistą wydajność modułu?
W przeszłości branża fotowoltaiczna koncentrowała się głównie na doskonaleniu technologii ogniw, poświęcając znacznie mniej uwagi strukturze modułów, która w rzeczywistości decyduje o ich długoterminowej wydajności.
W miarę jak różnice w sprawności między technologiami stopniowo się zmniejszają, projekt konstrukcyjny staje się nowym kierunkiem innowacji. Ma on wpływ nie tylko na parametry mocy, ale także na stabilność, zdolność odprowadzania ciepła oraz trwałość modułów w różnych warunkach klimatycznych i aplikacyjnych.
Tradycyjna konstrukcja połówkowa (Half-Cut), poprzez podział ogniwa i obniżenie prądu roboczego, przez długi czas utrzymywała pozycję rynkowego standardu.
Jednak wraz z rozwojem technologii ograniczenia konstrukcji połówkowej stały się coraz bardziej widoczne:
- Ścieżki prądu wciąż są skoncentrowane, co powoduje lokalne przegrzewanie;
- Większa liczba taśm i punktów połączeń prowadzi do zmęczenia mechanicznego w wyniku cykli nagrzewania i chłodzenia;
- W warunkach zacienienia dochodzi do nierównomiernego przepływu prądu, co zwiększa ryzyko powstawania hot spotów.
Zgodnie z raportem DNV 2024, w warunkach wysokiej temperatury różnica temperatur na powierzchni modułu połówkowego może sięgać 12–15°C, a temperatura hot spotów przekraczać 85°C.
Choć może się wydawać, że to problem materiałowy, w rzeczywistości jest to ograniczenie wynikające ze struktury.
Poprawa wydajności modułu zależy dziś nie tyle od sprawności ogniw, co od zdolności do redystrybucji prądu i ciepła poprzez nową konstrukcję.
Oparta na technologii TOPCon struktura trzyczęściowa (1/3-Cut), dzięki bardziej precyzyjnemu podziałowi ogniw, redukuje prąd roboczy i straty cieplne, zapewniając lepszą kontrolę temperatury oraz większą niezawodność w długim okresie eksploatacji.
4. Dlaczego optymalizacja konstrukcji zwiększa wydajność i stabilność?
Wraz ze wzrostem mocy modułów zaczęły pojawiać się problemy ze stabilnością całego systemu.
Według wspólnych badań DNV i Fraunhofer ISE, w projektach eksploatowanych w Europie przez dłuższy czas, straty mocy spowodowane wzrostem temperatury, zacienieniem i naprężeniami kontaktowymi stanowią 12–15% całkowitych strat systemu.
Oznacza to, że gdy sprawność technologiczna zbliża się do granic możliwości, to właśnie konstrukcja modułu staje się kluczowym czynnikiem wpływającym na wydajność systemu.
Dlaczego więc przejście z konstrukcji połówkowej (Half-Cut) na trzyczęściową (1/3-Cut) pozwala ogniwom na lepsze rozprowadzenie prądu i ciepła, a tym samym poprawia stabilność cieplną i wydajność energetyczną modułu?
1. Cieńszy prąd – niższa temperatura
- Konstrukcja 1/3-Cut dzieli każde ogniwo na trzy części, obniżając prąd w pojedynczym łańcuchu do około 10 A, co oznacza redukcję o około 30% w porównaniu do struktury połówkowej (13–15 A) i znaczne ograniczenie strat rezystancyjnych.
- W tych samych warunkach pracy, trzyczęściowe moduły oparte na technologii TOPCon osiągają temperaturę roboczą niższą o około 40%, a temperatura powierzchni spada z około 86°C do 60°C.
- Współczynnik temperaturowy wynosi ok. –0,29%/°C, dzięki czemu przy 43°C moc utrzymuje się o około 1% wyżej, co przekłada się na wzrost rocznych zysków z energii o ok. 7%.
- Niższe naprężenia termiczne zmniejszają ryzyko mikropęknięć i zmęczenia lutów, co wydłuża żywotność modułu.
Dla projektów pracujących z wysoką mocą przez długi czas oznacza to, że moduły trzyczęściowe utrzymują stabilną produkcję nawet w upalne lato, bez strat wynikających z przegrzewania.
2. Stabilna praca przy zacienieniu
W rzeczywistych warunkach dachowych zacienienie, kurz lub różnice w kącie nachylenia są nieuniknione.
Dzięki nowej strukturze przepływu prądu, w konstrukcji 1/3-Cut tylko niewielka część ogniw jest dotknięta zacienieniem, podczas gdy pozostałe segmenty pracują normalnie.
Pozwala to systemowi utrzymać stabilne działanie nawet w złożonych warunkach oświetlenia.
Dla dachów o zróżnicowanych kątach nachylenia lub częściowym zacienieniu, konstrukcja 1/3-Cut znacząco redukuje codzienne straty energii, zapewniając wyższe przychody z tej samej powierzchni dachu.
3. Większa gęstość mocy, lżejsza konstrukcja
- Przy standardowej powierzchni 1,998 m², moduły 1/3-Cut osiągają moc od 430 do 460 W, a maksymalna sprawność sięga 23,02%.
- Dla systemu 10 kW opartego na technologii TOPCon, straty rezystancyjne w modułach trzyczęściowych są o około 48% mniejsze niż w przypadku modułów połówkowych — roczne straty energii spadają z 108,6 kWh do 57,2 kWh.
- Waga modułu wynosi tylko 21 kg, a odporność na obciążenia wynosi 5400 Pa z przodu i 2400 Pa z tyłu, co czyni go idealnym rozwiązaniem dla dachów o ograniczonej nośności lub powierzchni.
Wyższa gęstość mocy i mniejsza waga przekładają się na krótszy okres zwrotu z inwestycji, a także większą produkcję energii z tej samej powierzchni dachu.
Dzięki optymalizacji przepływu prądu i ciepła, moduły trzyczęściowe zapewniają stabilną i trwałą produkcję energii, oferując sprawdzalne, długoterminowe korzyści ekonomiczne.
5. Moduły fotowoltaiczne – od technologii do konstrukcji
Gdy wzrost sprawności modułów osiąga swoje granice, stabilność działania zaczyna decydować o długoterminowych zyskach systemu.
W przypadku instalacji dachowych prawdziwą różnicę tworzy trwałość konstrukcji systemu, która musi sprostać upływowi czasu i wpływom środowiskowym.
Konstrukcja 1/3-Cut dzięki niższemu prądowi i bardziej równomiernemu rozkładowi ciepła pozwala systemowi utrzymać stabilną moc wyjściową nawet przy wysokim obciążeniu, co wydłuża żywotność modułów.
Dla przedsiębiorstw i inwestorów wybór odpowiedniego modułu to nie tylko decyzja techniczna, ale także strategia inwestycyjna, która wpływa na stabilność i przewidywalność długoterminowych zwrotów.
Z tego powodu moduły trzyczęściowe z optymalizowaną strukturą stają się jednym z najczęstszych wyborów inwestorów, którzy biorą pod uwagę rozmiar, konstrukcję i nośność dachu.
Firma Maysun Solar, dzięki swojemu bogatemu doświadczeniu w technologii 1/3-cut, oferuje wydajne i stabilne rozwiązania fotowoltaiczne dla dachów w całej Europie.
Dzięki precyzyjnemu zarządzaniu przepływem prądu i rozpraszaniem ciepła, moduły TOPCon 1/3-cut utrzymują doskonałą wydajność nawet w wysokich temperaturach, przy lekkich obciążeniach oraz podczas długotrwałej eksploatacji.
Zakres mocy od 430 W do 460 W gwarantuje niezawodność systemu i trwałe zyski w perspektywie długoterminowej.
Referencje:
International Energy Agency Photovoltaic Power Systems Programme (IEA-PVPS). (2024). Trends in Photovoltaic Applications 2024 (Report IEA-PVPS T1-43:2024). https://www.iea-pvps.org/wp-content/uploads/2024/10/IEA-PVPS-Task-1-Trends-Report-2024.pdf
Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme ISE / IEA PVPS Task 13. (2025). Degradation and Failure Modes in New Photovoltaic Cell and Module Technologies (Report IEA-PVPS T13-30:2025). https://www.iea-pvps.org/wp-content/uploads/2025/02/IEA-PVPS-T13-30-2025-REPORT-Degradation-and-Failure.pdf
DNV. (2024). DNV’s views on long-term degradation of PV systems. https://www.dnv.com/publications/dnv-views-on-long-term-degradation-of-pv-systems/
Może Ci się spodobać: