Spis treści:
Czym są moduły fotowoltaiczne typu szkło-szkło?
Jak wygląda struktura techniczna modułów szkło-szkło?
Jak działają moduły fotowoltaiczne typu szkło-szkło?
Jakie są koszty modułów szkło-szkło w porównaniu do modułów z folią tylną?
Zalety modułów fotowoltaicznych typu szkło-szkło
Wady modułów fotowoltaicznych typu szkło-szkło
Zastosowania modułów szkło-szkło
Prognoza trendów rynkowych modułów szkło-szkło w 2025 roku
Czym są moduły fotowoltaiczne typu szkło-szkło?
Moduły fotowoltaiczne typu szkło-szkło, znane również jako moduły fotowoltaiczne szkło-szkło, to konstrukcja paneli słonecznych, w której zarówno przednia, jak i tylna warstwa wykonane są z hartowanego szkła. W porównaniu do tradycyjnych modułów z szybą i folią tylną, cechują się one większą trwałością i lepszą odpornością na warunki środowiskowe. Dwustronna konstrukcja szklana skutecznie chroni ogniwa przed wilgocią, korozją i uszkodzeniami mechanicznymi, a także znacząco poprawia odporność ogniową modułu.
Wraz z rozwojem technologii fotowoltaicznej, moduły szkło-szkło znajdują szerokie zastosowanie w takich obszarach jak dachy komercyjne, hale przemysłowe, fotowoltaika pływająca czy agrofotowoltaika. Dzięki solidnej konstrukcji i wysokiej wydajności energetycznej zapewniają niższe tempo degradacji mocy, dłuższą żywotność i możliwość dwustronnego wytwarzania energii, co przekłada się na większe zyski w długim okresie użytkowania.
Jaka jest struktura techniczna modułów fotowoltaicznych typu szkło-szkło?
Struktura techniczna modułów szkło-szkło składa się z kilku warstw, ułożonych w następującej kolejności:
- Szkło przednie: Hartowane szkło o wysokiej przepuszczalności światła, zapewniające doskonałą wytrzymałość mechaniczną, odporność ogniową i odporność na warunki atmosferyczne – pełni kluczową funkcję ochronną.
- Materiał enkapsulacyjny: Wykorzystywane są nowoczesne materiały, takie jak POE lub EPE, które w porównaniu do tradycyjnego EVA cechują się lepszą odpornością na wilgoć, niższą przepuszczalnością pary wodnej oraz skuteczniejszą ochroną przed degradacją fotochemiczną (LID) i indukowaną napięciem (PID), zwiększając długoterminową stabilność modułu.
- Ogniwa słoneczne: Wysokowydajne ogniwa typu N, takie jak TOPCon, HJT lub IBC, zdolne do dwustronnej produkcji energii – przednia strona pochłania światło bezpośrednie, a tylna wykorzystuje odbite światło z otoczenia.
- Materiał enkapsulacyjny: Ponownie zastosowany POE lub EPE, który chroni ogniwa przed wilgocią, promieniowaniem UV i czynnikami korozyjnymi podczas całego okresu eksploatacji.
- Szkło tylne: Identyczne jak szkło przednie – zapewnia taką samą ochronę mechaniczną, odporność ogniową i trwałość środowiskową, wspierając jednocześnie funkcję dwustronnego wytwarzania energii. Zwykle wykonane z hartowanego szkła.
Całość tworzy warstwową strukturę typu „szkło – POE/EPE – ogniwa – POE/EPE – szkło”, przypominającą kanapkę.
W porównaniu z modułami szkło-folia, zastosowanie hartowanego szkła po obu stronach znacząco zwiększa ochronę ogniw oraz odporność całego modułu na wilgoć, wysoką temperaturę, promieniowanie UV, naprężenia mechaniczne i degradację materiałową.
Taka konstrukcja przekłada się na większą trwałość, lepszą odporność na warunki zewnętrzne oraz stabilność wydajności przez cały okres eksploatacji.
Jak działają moduły fotowoltaiczne typu szkło-szkło?
Moduły szkło-szkło wykorzystują energię słoneczną, przekształcając ją w użyteczną energię elektryczną poprzez następujące etapy:
1. Absorpcja światła słonecznego
Dwustronna konstrukcja szklana przepuszcza światło bezpośrednie, rozproszone oraz odbite od podłoża, umożliwiając efektywne dotarcie promieni do ogniw słonecznych. Przednia strona pochłania głównie światło bezpośrednie, a tylna strona wykorzystuje refleksy świetlne i rozproszone światło z otoczenia — co pozwala na dwustronne wytwarzanie energii i zwiększenie całkowitej wydajności.
2. Pobudzanie elektronów przez fotony
Gdy foton uderza w ogniwo słoneczne, elektrony w materiale półprzewodnikowym pochłaniają energię, uwalniają się z wiązań atomowych i stają się swobodnymi elektronami.
3. Generowanie prądu
Swobodne elektrony przemieszczają się kierunkowo w strukturze ogniwa, wytwarzając prąd stały (DC). Metalowe ścieżki przewodzące i szyny zbiorcze w module zbierają te elektrony i kierują je dalej, tworząc stabilny przepływ prądu.
4. Wyjście energii elektrycznej
Prąd generowany przez pojedyncze ogniwa jest łączony w szereg i równolegle przez wewnętrzne połączenia modułu, co pozwala osiągnąć odpowiednie napięcie i natężenie do zasilania urządzeń.
5. Konwersja DC na AC
Wyprodukowany prąd stały trafia do falownika (inwertera), który przekształca go w prąd zmienny (AC) — gotowy do zasilania odbiorników elektrycznych lub przesyłu do sieci publicznej.
6. Dystrybucja i wykorzystanie energii
Prąd zmienny może być wykorzystany na własne potrzeby, a nadmiar — zgodnie z lokalną polityką net meteringu lub systemem taryf — może zostać odsprzedany do sieci, przynosząc zwrot ekonomiczny.
Podsumowując, moduły szkło-szkło skutecznie zamieniają światło słoneczne w energię elektryczną dzięki zjawisku fotoelektrycznemu. Ich dwustronna konstrukcja, wyższa odporność środowiskowa i niższe tempo degradacji pozwalają na stabilną i długoterminową produkcję energii — nawet w trudnych warunkach — czyniąc je niezawodnym rozwiązaniem dla systemów energii odnawialnej.
Analiza kosztów i zwrotu z inwestycji modułów szkło-szkło
W porównaniu do tradycyjnych modułów z szybą i folią tylną, moduły szkło-szkło początkowo cechowały się wyższym kosztem materiałowym z powodu zastosowania hartowanego szkła z obu stron. Jednak wraz ze wzrostem skali produkcji szkła fotowoltaicznego oraz popularyzacją lekkich konstrukcji 1,6+1,6 mm, różnica kosztowa między tymi technologiami znacznie się zmniejszyła.
Co ważniejsze, moduły szkło-szkło oferują lepszą opłacalność w całym cyklu życia. Dzięki znakomitej odporności na wilgoć, korozję i starzenie się materiałów, charakteryzują się niższym rocznym współczynnikiem degradacji (~0,4%) i objęte są dłuższą gwarancją – nawet 30 do 35 lat. Przekłada się to na dłuższą żywotność systemu i niższy średni koszt wytworzenia energii (LCOE).
Dodatkowo, moduły te łatwiej spełniają europejskie normy związane z śladem węglowym i zrównoważonym budownictwem, co umożliwia uzyskanie dodatkowych dotacji i premii rynkowej. Szczególne korzyści ekonomiczne są widoczne w projektach takich jak pływające elektrownie fotowoltaiczne, agrofotowoltaika czy przemysłowe dachy w warunkach wysokiej wilgotności i zasolenia.
Podsumowując, mimo nieco wyższego kosztu zakupu, moduły szkło-szkło oferują większą wydajność, dłuższą trwałość oraz niższe ryzyko eksploatacyjne, co zapewnia bardziej konkurencyjny zwrot z inwestycji w długim okresie. Dzięki spadkowi cen szkła i usprawnieniom technologicznym, różnica w cenie początkowej w stosunku do klasycznych rozwiązań uległa znacznemu zmniejszeniu.
Zalety modułów fotowoltaicznych szkło–szkło
Dzięki doskonałej konstrukcji i doborowi materiałów, moduły fotowoltaiczne szkło–szkło oferują następujące kluczowe zalety, co sprawia, że są szeroko stosowane w projektach komercyjnych, przemysłowych i wielkoskalowych:
1. Większa trwałość i bezpieczeństwo
Moduły szkło–szkło wykorzystują hartowane szkło z przodu i z tyłu, zapewniając doskonałą odporność na wilgoć, korozję, promieniowanie UV i ogień – zgodnie z klasą A normy EN 13501-1. W porównaniu do tradycyjnych modułów z folią tylnią, lepiej rozkładają naprężenia zewnętrzne, zmniejszając ryzyko mikropęknięć i uszkodzeń ukrytych. Są odporne na silny wiatr, grad i duże obciążenia śniegiem, zachowując stabilność strukturalną i bezpieczeństwo ogniowe nawet w warunkach wysokiej wilgotności, zasolenia, zanieczyszczeń oraz ekstremalnych różnic temperatur.
2. Wyższa wydajność dzięki dwustronnemu działaniu
Dzięki zastosowaniu wysoko sprawnych ogniw N-type TOPCon (do 25% sprawności konwersji), moduły szkło–szkło osiągają ponad 23% sprawności przy standardowych warunkach testowych. Struktura dwustronna pozwala modułom efektywnie wykorzystywać zarówno bezpośrednie światło słoneczne z przodu, jak i odbite światło z tyłu. W porównaniu z tradycyjnymi jednostronnymi modułami PERC i TOPCon, moduły dwustronne szkło–szkło oferują dodatkowy uzysk energii na poziomie 10–20% przy standardowym albedo (20–30%) oraz nawet 30–35% w środowiskach o wysokim współczynniku odbicia (np. śnieg, białe dachy). Szczególnie polecane do instalacji nad wodą, na dachach betonowych czy w projektach agrofotowoltaicznych.
3. Niższa degradacja i dłuższa żywotność
Moduły te, wykonane z ogniw N-type TOPCon i osłonięte obustronnie szkłem, przeszły rygorystyczne testy niezawodności:
• Cykle temperaturowe IEC 61215 (–40 °C ↔ +85 °C, 200 cykli)
• Test wilgotności i temperatury (85 °C / 85% RH, 1000 godzin)
Wyniki:
• Spadek mocy w 1. roku ≤ 1,5% (PERC ok. 2,0%)
• Średni roczny spadek od 2. roku ≤ 0,40%/rok (PERC ok. 0,45%)
• Sprawność modułu do 22,28% (PERC ok. 21,20%)
• Współczynnik temperaturowy –0,32%/°C (PERC –0,35%/°C)
4. Korzyści ekonomiczne i zrównoważony rozwój
Spadek kosztów szkła PV i optymalizacja produkcji znacząco zmniejszyły różnicę w kosztach początkowych między modułami szkło–szkło a tradycyjnymi. Niższa degradacja, dłuższa gwarancja i wyższy uzysk energii sprawiają, że moduły te oferują niższy LCOE. Dodatkowo, dzięki pełnej szklanej strukturze, ponad 95% materiału może zostać poddane recyklingowi, co ułatwia spełnienie europejskich norm śladu węglowego i celów zrównoważonego rozwoju.
5. Wszechstronność i szerokie zastosowanie
Dzięki znakomitej odporności na wilgoć, korozję, ogień oraz możliwości dwustronnej produkcji energii, moduły szkło–szkło są idealne do wymagających warunków: obszary nadmorskie, zanieczyszczone strefy przemysłowe, klimat tropikalny, instalacje pływające i agrofotowoltaika. Sprawdzają się zarówno na dachach przemysłowych i budynkach komercyjnych, jak i w projektach BIPV, oferując długoterminowe, stabilne rozwiązania energetyczne w złożonych środowiskach.
Wady modułów fotowoltaicznych szkło–szkło
Pomimo doskonałych parametrów technicznych i długoterminowych korzyści, moduły fotowoltaiczne szkło–szkło mają również pewne aspekty, które należy wziąć pod uwagę przy ich zastosowaniu:
- Większa masa: Moduły szkło–szkło są cięższe od modułów z kompozytowym tyłem, co może wiązać się z wyższymi wymaganiami dotyczącymi nośności dachu. Jednak zastosowanie lekkiego szkła 1,6+1,6 mm znacznie poprawiło ich wagę w porównaniu z wcześniejszymi wersjami.
- Wyższe wymagania montażowe: Moduły szkło–szkło wymagają większej precyzji w montażu – zarówno w zakresie systemów wsporczych, jak i dokładności oraz równości mocowania. Dotyczy to zwłaszcza dachów o dużych rozpiętościach, nieregularnych konstrukcji lub skomplikowanych warunkach montażu, gdzie niezbędne są dopracowane rozwiązania wykonawcze i dokładna kontrola detali.
- Nieco wyższy koszt początkowy: Choć koszt produkcji modułów szkło–szkło systematycznie spada, konstrukcja z podwójnym szkłem hartowanym i funkcja dwustronnego działania nadal powodują, że ich cena zakupu jest nieco wyższa niż w przypadku tradycyjnych modułów jednostronnych. Jednak dzięki dłuższej gwarancji, niższej degradacji i dodatkowym zyskom z dwustronnej produkcji, stosunek kosztów do korzyści w dłuższej perspektywie jest korzystniejszy.
- Wysokie wymagania technologiczne i ryzyko rozwarstwienia: Moduły szkło–szkło wymagają zaawansowanej technologii laminacji oraz niezawodnych materiałów. W przypadku niewłaściwej kontroli jakości mogą pojawić się wady, takie jak rozwarstwienie lub pęcherze powietrza. Kluczowe znaczenie ma wybór producenta dysponującego dojrzałym procesem technologicznym i skutecznym systemem zarządzania jakością.
Zastosowanie modułów fotowoltaicznych szkło–szkło
Dzięki swojej wyjątkowej konstrukcji, moduły szkło–szkło sprawdzają się w wymagających warunkach i oferują praktyczne korzyści w wielu zastosowaniach. Główne obszary zastosowań obejmują:
1. Systemy fotowoltaiczne na dachach
Moduły szkło–szkło cechują się wysoką odpornością ogniową i dużą elastycznością zastosowań konstrukcyjnych, dzięki czemu są odpowiednie dla różnych typów obciążeń i konstrukcji dachowych.
- Dachy domów jednorodzinnych: Moduły szkło–szkło oferują doskonałą odporność na ogień, wilgoć i promieniowanie UV, co czyni je idealnym rozwiązaniem dla długoterminowych, wydajnych instalacji PV na dachach domów.
- Dachy obiektów komercyjnych i przemysłowych: W przypadku dużych hal produkcyjnych, parków logistycznych czy budynków biurowych, moduły szkło–szkło spełniają wymagania dotyczące dużych obciążeń mechanicznych, a dodatkowo dzięki dwustronnemu działaniu zwiększają całkowitą produkcję energii i obniżają koszty operacyjne.
- Zadaszenia solarne i konstrukcje zacieniające: Moduły szkło–szkło mogą być zintegrowane jako część funkcjonalnej architektury, np. w wiatach parkingowych, strefach rekreacyjnych na świeżym powietrzu czy przestrzeniach publicznych, łącząc funkcję zacienienia z produkcją energii.
2. Instalacje naziemne i projekty użyteczności publicznej
W środowiskach, które wymagają wysokiej odporności na warunki atmosferyczne, dużej wytrzymałości mechanicznej i wysokiej wydajności dwustronnej produkcji energii, moduły szkło–szkło zapewniają lepszy zwrot z inwestycji.
- Scentralizowane elektrownie fotowoltaiczne: Moduły szkło–szkło są powszechnie stosowane w dużych naziemnych farmach fotowoltaicznych. Dzięki niższej degradacji i lepszej odporności na warunki atmosferyczne, zwiększają produkcję energii w całym cyklu życia projektu.
- Agrofotowoltaika (Agri-PV): Montaż systemów szkło–szkło nad tunelami warzywnymi, sadami lub szkółkami roślin pozwala łączyć zacienienie, ochronę przed deszczem i produkcję energii, zwiększając efektywność wykorzystania gruntów rolnych.
- Elektrownie pływające (Floating-PV): Dzięki doskonałej odporności na wilgoć i korozję, moduły szkło–szkło zapewniają większe bezpieczeństwo i trwałość w instalacjach na zbiornikach wodnych i w projektach łączących produkcję energii z akwakulturą.
3. Integracja z architekturą i projektowanie ekologiczne
Moduły szkło–szkło charakteryzują się dobrą przepuszczalnością światła i kompatybilnością projektową, co pozwala wykorzystywać je jako element materiałów konstrukcyjnych w budownictwie, wspierając koncepcję zrównoważonego budownictwa.
- BIPV – Fotowoltaika zintegrowana z budynkiem: Moduły szkło–szkło mogą być zintegrowane bezpośrednio z konstrukcją budynku i stosowane jako elementy elewacji, świetlików dachowych lub ogrodów zimowych. Łączą funkcję generowania energii z estetyką, przyczyniając się do poprawy efektywności energetycznej budynku.
- Zielone przestrzenie publiczne: Idealne do zastosowania w centrach wystawienniczych, szkołach czy projektach rewitalizacji miejskiej jako elementy projektowe reprezentujące odnawialne źródła energii.
4. Scenariusze specjalne i systemy zasilania autonomicznego
W ekstremalnych warunkach klimatycznych, odległych lokalizacjach lub w systemach o specjalnym przeznaczeniu, moduły szkło–szkło zapewniają stabilność i niezawodność, gwarantując bezpieczne wytwarzanie energii.
- Systemy off-grid: W regionach górskich, na wyspach i w innych trudno dostępnych obszarach bez dostępu do sieci energetycznej, moduły szkło–szkło dzięki swojej wysokiej niezawodności stanowią kluczowe źródło energii, zapewniając długoterminowe, niezależne zasilanie.
- Środowiska o wysokiej korozyjności i zanieczyszczeniu: Idealne do stosowania w strefach przemysłu ciężkiego, na wybrzeżach lub terenach zasolonych, gdzie doskonale radzą sobie z korozyjnymi gazami i mgłą solną.
- Scenariusze o niskich wymaganiach serwisowych: Takie jak węzły komunikacyjne, stacje monitoringu zdalnego itp., gdzie konieczność częstej konserwacji jest ograniczona, co znacząco redukuje koszty w całym cyklu życia systemu.
Zastosowanie modułów fotowoltaicznych szkło–szkło jest niezwykle zróżnicowane – od dachów domów jednorodzinnych, przez wielkoskalowe farmy słoneczne, aż po innowacyjne rozwiązania architektoniczne. Ich trwałość, wydajność i elastyczność projektowa czynią je wartościowym wyborem dla wielu typów instalacji solarnych.
Prognoza trendów rynkowych modułów szkło–szkło w 2025 roku
Wraz z dalszą optymalizacją kosztów modułów, dojrzewaniem technologii enkapsulacji oraz zaostrzeniem wymogów europejskich dotyczących śladu węglowego, możliwości recyklingu i integracji z architekturą, moduły fotowoltaiczne szkło–szkło przestają być rozwiązaniem niszowym do zastosowań specjalnych i stają się standardem w projektach średniej i dużej skali.
Pod wpływem potrzeby kontrolowania kosztu energii (LCOE), spełnienia norm środowiskowych i integracji z budynkami (BIPV), przewiduje się, że ich udział w nowych instalacjach w 2025 roku przekroczy 30%. W przyszłości moduły szkło–szkło będą nadal zwiększać swoją obecność w wymagających zastosowaniach, takich jak dachy przemysłowe, elektrownie pływające, zrównoważone budownictwo i agrofotowoltaika.
Od 2008 roku Maysun Solar jest zarówno inwestorem, jak i producentem w branży fotowoltaicznej, oferując bezinwestycyjne rozwiązania solarne dla dachów przemysłowych i komercyjnych. Dzięki 17-letniemu doświadczeniu na rynku europejskim oraz mocy zainstalowanej wynoszącej 1,1 GW, realizujemy w pełni finansowane projekty solarne, umożliwiając firmom monetyzację dachów i obniżenie kosztów energii bez konieczności inwestycji początkowej.Nasze zaawansowane moduły IBC, HJT, TOPCon, a także stacje solarne na balkon zapewniają wysoką wydajność, trwałość i długoterminową niezawodność. Maysun Solar przejmuje na siebie cały proces, obejmujący uzyskanie pozwoleń, instalację oraz konserwację, co gwarantuje płynne i bezpieczne przejście na energię słoneczną, jednocześnie dostarczając stabilne zwroty finansowe.
Może Ci się spodobać: