Ogniwa N-type i P-type

Ola Tomaszek / 2022-11-09 / ABC montażu

Branża fotowoltaiki rozwija się w zawrotnym tempie. Czasem ciężko nadążyć za nowymi rozwiązaniami. Taką innowacją są na przykład ogniwa N-type. Czy wiecie, czym różnią się od ogniw typu P?

Pojedynczy panel fotowoltaiczny składa się z wielu ogniw wykonanych z warstw materiału półprzewodnikowego. Ogniwa krzemowe stanowią ok. 97% rynku ogniw słonecznych. W zastosowaniach komercyjnych ich wydajność waha się od 16,5% do 22%, w zależności od zastosowanej technologii.

Wybór paneli fotowoltaicznych

Czym kierować się podczas wyboru paneli fotowoltaicznych? Wiele osób zdaje sobie sprawę z tego, że ogniwa są dostępne w wersji monokrystalicznej lub polikrystalicznej. Ogniwa monokrystaliczne są bardziej wydajne, ale także znacznie droższe. Ogniwa polikrystaliczne to z kolei nieco mniej wydajna, ale i tańsza alternatywa. Podczas wyboru paneli można wziąć pod uwagę również walory estetyczne i zdecydować się na nieco mniej wydajne, ale za to bardzo eleganckie moduły Full Black. Wybierać możemy także między technologią glass-glass a glass-folie, ilością ogniw, czy konkretnymi producentami.

Mnogość dostępnych opcji potęguje wieczny dylemat wyboru między poziomem wydajności, estetyką a aspektem ekonomicznym instalacji fotowoltaicznej.

Okazuje się jednak, że na tym dylematy się nie kończą. Kolejny pojawia się w sytuacji, gdy zastanawiasz się nad wyborem wysokiej klasy, wysokowydajnych paneli fotowoltaicznych. Ten rodzaj paneli wykorzystuje najczęściej ogniwa słoneczne typu N, zamiast powszechnie stosowanych paneli typu P.

Technologia N-type i P-type – budowa

Paradoksalnie, choć ogniwa N-type powstały znacznie wcześniej niż P-type, to właśnie ogniwa typu P stanowią aż 90% ogniw dostępnych na rynku. Wynika to głównie z faktu, że początkowo technologia fotowoltaiczna była stosowana w przemyśle kosmicznym a ogniwa typu N, odznaczały się znacznie większą odpornością na promieniowanie kosmiczne. Jednocześnie ogniwa te były znacznie droższe, dlatego wraz z rozwojem przemysłu fotowoltaicznego i rozszerzeniem jego zastosowania na inne obszary ogniwa typu N zostały wyparte przez P-type.

Skąd nazwy? Tak naprawdę są to skróty od słów „positive” (P-type) i „negative” (N-type). Co wskazuje na polaryzację ujemną lub dodatnią krzemu. Nie jest jednak tak, że całość ogniwa zbudowana jest z krzemu spolaryzowanego ujemnie/lub dodatnio.

Wygląda to z reguły tak:

• P-type – wykorzystuje się domieszki pierwiastka boru, który ma o jeden elektron mniej niż krzem. Co skutkuje powstaniem dodatnich dziur elektronowych. W skrócie: w przypadku ogniw typu P podstawa krzemowa jest spolaryzowana dodatnio, a jedynie niewielka część ujemnie. Ogniwo ma dodatnią podstawę, która przyciąga do niego ujemnie naładowane elektrony (od góry do dołu).

• N-type – wykorzystuje się domieszki pierwiastka fosforu, który ma o jeden elektron więcej niż krzem. Co sprawia, że powstają ujemne dziury elektronowe. Proporcja jest odwrotna niż w przypadku P-type. Podstawa krzemowa jest spolaryzowana ujemnie, dzięki czemu atomy przemieszczają się od ujemnego dołu do dodatniej góry.

Z reguły zanieczyszczenia w krzemie nie są pożądane, ale w celu sprawnego działanie ogniw słonecznych, praktykuje się dodawanie niewielkiej ilość odpowiedniego rodzaju pierwiastku, w większym stężeniu po jednej stronie niż po drugiej. To „zanieczyszczenie” powoduje różnicę w ładunku elektrycznym między górną i dolną częścią ogniwa, gdy pada na nie światło.

No dobrze…, ale co to oznacza w praktyce?

N-type i P-type – główne różnice

• Wydajność – ogniwa typu N wyróżniają się znacznie wyższą wydajnością (N-type osiąga wydajność nawet do 22,1%).
• Sprawność – w przypadku ogniw typu P jest to maksymalnie 24,5%. W przypadku N-type aktualnie jest to już 25%, a oczekuje się, że poziom osiągnie nawet 28,7%.
• Żywotność – ogniwa N-type ulegają mniejszej degradacji spowodowanej światłem. Ze względu na użyty fosfor zamiast boru, defekt borowo-tlenowy nie występuje, tym samym są odporne na tzw. efekt LID – Light Induced Degradation. Dodatkowo ogniwa słoneczne typu N są bardziej odporne na zanieczyszczenia.
• Współczynnik temperaturowy – Ogniwa typu N osiągają znacznie niższą temperaturę w upalne dni. Czynnik ten przekłada się zarówno na większą efektywność paneli, jak i ich mniejszą awaryjność.
• Cena – ze względu na popularność i prostszą technologię ogniwa typu P są znacznie tańszą opcją.

Wraz ze wzrostem popularności oraz rozwojem technologii produkcji modułów z ogniwami typu N cena powinna spadać. Już teraz widać znaczny wzrost popularności modułów wykorzystujących tę technologię. Wielu czołowych producentów takich jak Trina czy Jinko decydują się na ich produkcję. W przyszłości może okazać się tak, że ogniwa N-type całkowicie wyprą technologię P-type.

Sprawdź moduły dostępne w naszym Webshopie!