- Historicky první křemíkové fotovoltaické panely vznikaly v 50. letech 20. století a měly účinnost jen kolem 6 %.
- Dnes se nejčastěji využívají monokrystalické křemíkové panely s účinností mezi 18–24 %. Kromě křemíku se experimentuje i s dalšími materiály a vznikají tzv. vícevrstvé panely z křemíku a dalšího materiálu, například perovskitu, které slibují ještě vyšší účinnost.
- Kromě materiálu je důležitá také konstrukce panelu. Oblíbenou technologii PERC postupně nahrazují účinnější panely s technologií TOPcon, k tomu se přidávají bifaciální panely nebo prémiové IBC/ABC panely. V článku všechny konstrukce srozumitelně popisujeme.
Křemíkové panely: dominují ty monokrystalické
Zcela dominantní postavení na trhu solárních panelů dnes mají panely z krystalického křemíku – monokrystalické a polykrystalické panely.
- Monokrystalické panely jsou vyrobené z jednoho kusu křemíku, který se nejprve roztaví a následně se z něj vytáhne jeden krystal. Panely bývají obvykle (ale ne vždy, záleží na konstrukci panelu) tmavé až černé, a v celočerném (tzv. all-black) provedení působí velmi elegantně a jednolitě. Jsou také účinnější (účinnost 18–24 %), protože díky pravidelné krystalové mřížce nedochází k tak velkým ztrátám při přenosu elektronů.
- Polykrystalické panely se vyrábějí lisováním rozdrceného křemíku z více zdrojů. Působí proto „zrnitě“ s viditelnými hranicemi krystalů. Tyto hranice mezi krystaly navíc částečně brání proudění elektronů, proto jsou polykrystalické panely méně účinné (účinnost 13–17 %).
Na trhu se můžete setkat i s tzv. tenkovrstvými technologiemi – např. amorfním křemíkem (a-Si) nebo pokročilejšími sloučeninami jako CIGS (měď–indium–gallium–selen). Tyto panely mají obecně nižší účinnost (cca 6–16 %), ale mohou lépe fungovat při rozptýleném světle, částečném zastínění nebo vyšších teplotách. Často bývají flexibilní nebo ultralehké, což je činí vhodnými pro specifické instalace – například na obytné dodávky, mobilní systémy nebo lehké konstrukce. Pro běžné střechy rodinných domů se ale dnes využívají téměř výhradně monokrystalické panely, které mají vyšší výkon i delší životnost.
Kombinace krystalického křemíku s tenkou vrstvou amorfního křemíku pak využívá technologie HJT (heterojunction), která zlepšuje pasivaci povrchu a snižuje ztráty způsobené rekombinací elektronů. Díky tomu dosahují tyto panely vyšší účinnosti než běžné monokrystalické panely – v praxi obvykle kolem 22 až 23 %. Výjimečně se špičkové modely blíží až k 23,5 %. Panely HJT se zároveň vyznačují nízkým teplotním koeficientem, takže lépe fungují i při vysokých teplotách. Jejich popularita do budoucna pravděpodobně poroste, zejména u kvalitních a prémiových instalací.
Jaká je maximální možná účinnost solárních panelů z křemíku?
Teoretické maximum účinnosti pro křemíkové solární panely je dáno Shockley-Queisserovým limitem. Pro jednovrstvé křemíkové články je tento limit 33,7 %. Jde však o hodnotu za laboratorních podmínek, v reálném prostředí je limit kolem 29 %. Jelikož se k tomuto limitu pomalu blížíme, snaží se vývojáři kombinovat více materiálů a tvořit vícevrstvé (multijunction) panely. Příkladem jsou perovskitové panely kombinující perovskit a křemík, nebo již zmíněné HJT panely, které kombinují krystalický a amorfní křemík.
Konstrukce solárních panelů
Kromě materiálu článku hraje klíčovou roli také konstrukce panelu. A i v tomto ohledu technologie neustále postupují vpřed.
- Dnes běžně používanou technologií je PERC (Passivated Emitter and Rear Cell). Tato konstrukce přidává na zadní stranu článku pasivační vrstvu, která snižuje ztráty způsobené rekombinací nosičů náboje a zvyšuje interní reflexi fotonů, čímž zvyšuje celkovou účinnost článku. Laicky si pasivační vrstvu představte jako „štít“, který umožňuje fotonům odrazit se zpět, což vytváří další šanci pro vytvoření elektronového pohybu.
- Novější technologií je TOPcon (Tunnel Oxide Passivated Contact), která navazuje na principy PERC, ale přidává speciální tunelovou oxidovou vrstvu a selektivní kontakty. TOPCon články využívají obvykle křemík typu N, mají nižší degradaci a dosahují vyšších účinností – běžně 21 až 23 %, výjimečně i více. Tato technologie postupně vytlačuje PERC z trhu.
- Dalším krokem jsou panely se zadním kontaktem – IBC (Interdigitated Back Contact), nebo v moderních variantách HPBC (Hybrid Passivation Back Contact) a ABC (Advanced Back Contact). V těchto článcích jsou veškeré vodivé spoje umístěny na zadní straně, čímž je čelní strana zcela bez stínění. Díky tomu lze lépe využít dopadající světlo a zvýšit účinnost. Tyto panely jsou technicky náročnější a dražší, ale nabízejí vysoký výkon, elegantní vzhled a do budoucna mají slibný potenciál, zejména v prémiových instalacích.
Zvláštní podkategorií jsou bifaciální panely, které umí zachytit světlo z obou stran. Zatímco přední strana funguje jako u běžného panelu, zadní strana využívá odražené nebo rozptýlené světlo z okolí, například ze světlé střechy nebo betonu. To může zvýšit výnos elektřiny o 5–15 %, za ideálních podmínek (bílý povrch, dostatečný odstup od podkladu atp.) až o 20 %. Bifaciální panely nejsou samostatnou kategorií, může jít o zmíněné PERC nebo TOPcon panely. Jsou ideální pro volně stojící konstrukce na zemi nebo na ploché střeše, naopak se nehodí pro šikmé střechy, kde pod panely není dostatek prostoru (a tedy světla), aby se zde mohlo odrážet.
I ty nejlepší kombinace materiálů a konstrukcí dnes dosahují účinnosti pod 30 %. To ale neznamená, že tuto magickou metu v nejbližších letech nepřekonáme. Stále důmyslnější konstrukce a slibný potenciál kombinace materiálů (zmíněné vícevrstvé panely) dávají do budoucna realistickou naději, že účinnost panelů významně poroste.
Zajímá vás aktuální cena solárních panelů? Jeden panel o výkonu 450 Wp vyjde přibližně na 2–4 tisíce Kč. Více o cenách i tipech, jak při pořizování panelů ušetřit, se dozvíte v článku Kolik stojí solární panely.
Pořiďte si od nás spolehlivou fotovoltaiku
Navrhneme optimální velikost elektrárny přesně podle vašich potřeb, vyřídíme za vás dotaci a přidáme nadstandardní 10letou záruku na střídač i baterii. Přebytky z výroby pak můžete využít třeba na ohřev vody, dobíjení elektromobilu nebo si je uložíte do Virtuální baterie.
