Które ogniwo fotowoltaiczne charakteryzuje się największą sprawnością?
Największą sprawnością spośród podanych typów charakteryzują się ogniwa hybrydowe, czyli takie, które łączą cechy różnych technologii półprzewodnikowych, np. krzemu krystalicznego z warstwami cienkowarstwowymi albo rozwiązania typu heterozłącze. Sens jest taki, że różne warstwy lepiej wykorzystują różne zakresy promieniowania słonecznego, więc mniej energii ucieka w postaci strat cieplnych lub rekombinacji nośników. W praktyce przekłada się to na wyższą sprawność modułu, czyli większą moc z tej samej powierzchni dachu. Sprawność można rozumieć prosto jako stosunek mocy elektrycznej do mocy promieniowania padającego na moduł, np. η = Pmax / (G × A). Przy badaniach porównawczych stosuje się warunki STC: natężenie promieniowania 1000 W/m², temperatura ogniwa 25°C i widmo AM 1,5. W branży warto też pamiętać o normach takich jak IEC 61215 dla kwalifikacji konstrukcji modułów oraz IEC 61730 dla bezpieczeństwa. Moim zdaniem w praktycznym projektowaniu nie patrzy się tylko na samą sprawność, ale też na cenę, gwarancję, współczynnik temperaturowy i dostępne miejsce pod montaż. Jednak przy samym pytaniu o najwyższą sprawność odpowiedź hybrydowe jest najlepsza.
Wybór ogniw monokrystalicznych, polikrystalicznych albo amorficznych wynika często z tego, że kojarzymy je z typowymi modułami spotykanymi na dachach. I faktycznie, monokrystaliczne moduły krzemowe mają wysoką sprawność oraz są obecnie bardzo popularne w instalacjach domowych i przemysłowych. Nie oznacza to jednak, że są najwyżej sprawne w całym zestawieniu. Ogniwa hybrydowe potrafią uzyskać lepsze parametry, bo łączą różne materiały lub struktury złącz, dzięki czemu lepiej wykorzystują widmo promieniowania słonecznego i ograniczają część strat wewnętrznych. Polikrystaliczne ogniwa były przez lata tańszą alternatywą, ale zwykle mają niższą sprawność od monokrystalicznych, ponieważ struktura wielu kryształów powoduje większe straty na granicach ziaren. Amorficzne ogniwa cienkowarstwowe są lekkie i mogą dobrze pracować przy rozproszonym świetle, ale ich sprawność nominalna jest zazwyczaj wyraźnie niższa, więc nie są najlepszą odpowiedzią, gdy pytanie dotyczy maksymalnej sprawności. Typowy błąd myślowy polega na mieszaniu pojęć: ktoś widzi, że dany moduł jest tani, elastyczny albo często stosowany, i od razu zakłada, że jest najsprawniejszy. A to nie zawsze idzie w parze. Z mojego doświadczenia najrozsądniej porównywać technologie w tych samych warunkach pomiarowych, najlepiej według parametrów z karty katalogowej podanych dla STC oraz zgodnych z normami badania modułów, takimi jak IEC 61215. Dopiero wtedy widać, że technologia hybrydowa ma przewagę sprawnościową, choć w realnym projekcie trzeba jeszcze sprawdzić koszt, dostępność, temperaturę pracy i miejsce montażu.