Czym są panele fotowoltaiczne bifacial?

Wśród najnowszych osiągnięć technologicznych w branży fotowoltaicznej warto wymienić panele bifacial, czyli moduły dwustronne, generujące energię elektryczną dzięki promieniom słońca padającym zarówno na ich przednią, jak i tylną stronę. To innowacyjne rozwiązanie umożliwia znaczne zwiększenie efektywności energetycznej instalacji fotowoltaicznej. Poniżej szczegółowo wyjaśniamy, czym są panele fotowoltaiczne bifacial, jak działają, czym się różnią od tradycyjnych paneli jednostronnych, jakie technologie są w nich wykorzystywane oraz jakie korzyści może przynieść ich stosowanie. Przyglądamy się także zaleceniom dotyczącym montażu tych modułów oraz kosztom zakupu i opłacalności inwestycji. Sprawdź, czy warto się zdecydować na panele bifacial!

Jak działają panele dwustronne?

Panele dwustronne, znane też jako bifacjalne lub bifacial, korzystają z zaawansowanych technologii, aby zwiększyć ilość energii generowanej przez pojedynczy moduł. Poznaj najważniejsze rozwiązania technologiczne wykorzystywane przez producentów paneli bifacjalnych.

Technologia PERC

Technologia PERC (z ang. passivated emitter and rear cell) zwiększa zdolność paneli do pochłaniania światła dzięki dodatkowej warstwie pasywacyjnej umieszczanej na tylnej stronie ogniwa. Zmniejsza ona rekombinację nośników ładunku, co prowadzi do skuteczniejszego wykorzystania absorbowanego światła. Pozwala to na lepsze zużycie światła odbitego, przez co osiągany jest znaczny wzrost wydajności paneli fotowoltaicznych zarówno z przedniej, jak i tylnej strony. Warto też wspomnieć, że technologia PERC poprawia stabilność termiczną ogniw, co jest szczególnie ważne w warunkach wysokiego nasłonecznienia.

Technologia n-PERT

Technologia n-PERT (z ang. passivated emitter rear totally diffused) opiera się na zastosowaniu krzemu typu n. Ogniwa mają strukturę komórek p+ – n – n+, co zapewnia im wyższą wydajność i lepszy współczynnik bifacjalności, czyli zdolności do generowania energii za pomocą obu stron panelu. Krzem typu n ma wyższą odporność na oddziaływanie efektów związanych z degradacją w świetle. Przekłada się to na istotnie dłuższą żywotność i większą efektywność przez cały okres użytkowania. Ponadto ogniwa n-PERT charakteryzują się mniejszymi stratami energetycznymi.

Technologia SHJ

Technologia SHJ (z ang. silicon heterojunction) wykorzystuje heterozłącza krzemowe, łączące warstwy krzemu amorficznego i krystalicznego. Panele SHJ oferują najwyższą wydajność spośród wszystkich modułów dwustronnych, osiągając współczynnik bifacjalności na poziomie 0,85–0,95. Oznacza to, że tylna strona panelu jest niemal tak samo efektywna jak przednia. Warstwy krzemu amorficznego minimalizują straty energetyczne związane z rekombinacją nośników ładunku, przez co dochodzi do zwiększenia całkowitej wydajność ogniwa. Technologia SHJ charakteryzuje się również wysoką odpornością na zmiany temperatury i większą stabilnością wydajności w długim okresie eksploatacji.

Porównanie wydajności z panelami jednostronnymi

Badania przeprowadzone przez SolarWorld i NREL wykazały, że moduły bifacjalne osiągają o 6–9% wyższą wydajność niż tradycyjne panele jednostronne. Testom poddano moduły działające w systemach z trackerami jednoosiowymi. Panele fotowoltaiczne bifacial wykorzystują światło odbite od powierzchni ziemi, co umożliwia generowanie dodatkowej energii, której panele jednostronne nie są w stanie wytworzyć. W warunkach stacjonarnych, przy przedniej stronie modułu skierowanej w stronę południową, wydajność może wzrosnąć nawet o dodatkowe 10–15%. W badaniach SolarWorld przeprowadzonych na farmie fotowoltaicznej pod Dreznem panele bifacjalne osiągnęły wydajność o 25% wyższą niż jednostronne. Poniżej przedstawiamy porównanie kilku popularnych modeli paneli bifacial.

Producent	Model	Moc nominalna	Maksymalne wzmocnienie	Moc maksymalna
LONGi	LR4-60HBD-365M	365Wp	25% max	456,25Wp
JA Solar	JAM60D09-330/BP	330Wp	25% max	412,5Wp
Trina Solar	TSM-DEG6MC.20(II)-345	340Wp	25% max	425Wp
Seraphim	SRP-330-6MB-BG	330Wp	30% max	429Wp

Jak montować panele bifacial?

Moduły bifacjalne wymagają specjalistycznego montażu, aby maksymalnie wykorzystać ich potencjał. Oto najważniejsze zalecenia dotyczące montażu:

• Kierunek montażu – najlepsze rezultaty uzyskuje się, montując panele PV bifacial w tradycyjny sposób, pod kątem 35°, z przednią stroną skierowaną na południe.

• Wysokość montażu – montaż paneli bifacial na wyższych stelażach umożliwia lepsze wykorzystanie odbitego światła, co zwiększa wydajność. Większa odległość od podłoża pozwala też na lepszą cyrkulację powietrza, co pomaga w utrzymaniu optymalnej temperatury paneli i zwiększa ich efektywność.

• Systemy nadążne – montaż paneli dwustronnych na jednoosiowych systemach nadążnych (trackerach) jest najefektywniejszy, choć także najdroższy. Umożliwia maksymalne wykorzystanie światła słonecznego przez cały dzień.

• Optymalizacja powierzchni podłoża – ważne jest to, by powierzchnia pod panelami była jak najjaśniejsza i refleksyjna. Wysokie wartości współczynnika albedo, osiągane przez takie materiały jak biały żwir czy malowany beton, znacząco poprawiają wydajność tylnej strony paneli.

• Unikanie zacienienia – należy się upewnić, że panele bifacial nie są zacienione przez drzewa, budynki lub inne obiekty. Nawet częściowe zacienienie tylnej strony paneli może znacząco obniżyć ich wydajność. Ważne jest więc odpowiednie rozmieszczenie instalacji, tak aby zminimalizować wpływ cienia na moduły.

Koszty instalacji i zwrot z inwestycji

Panele bifacial – czy warto w niej inwestować? Koszty produkcji modułów bifacial są nieco wyższe niż paneli jednostronnych. Średni koszt produkcji 1 kW paneli bifacial jest o około 5–6 centów wyższy niż w przypadku paneli jednostronnych. W skali całej instalacji różnica nie jest zatem zbyt wyraźna. Wyższy koszt jest natomiast rekompensowany wyższą wydajnością paneli bifacial, co ostatecznie oznacza szybszy zwrot inwestycji niż w przypadku modułów jednostronnych. Dodatkowo inwestorzy mogą liczyć na korzyści wynikające z dłuższej żywotności i wyższej stabilności wydajności paneli bifacial. Niewątpliwie zwiększają one opłacalność inwestycji w panele PV bifacial.

Powierzchnia podłoża a wydajność paneli fotowoltaicznych

Współczynnik albedo, czyli miara zdolności powierzchni do odbijania światła słonecznego to jeden z ważniejszych parametrów paneli bifacial. Im wyższy jest współczynnik albedo, tym więcej światła odbija się od powierzchni, dzięki czemu może zostać ponownie wykorzystane przez tylną stronę panelu. Najlepsze wyniki uzyskuje się, instalując panele bifacial na powierzchniach z wysokim współczynnikiem albedo, takich jak biały piasek czy beton malowany na biało. Powierzchnie te odbijają większość światła, co znacząco zwiększa wydajność modułów. Aby zmaksymalizować efektywność ogniw, warto unikać powierzchni pochłaniających światło, takich jak asfalt czy ciemna ziemia. Idealnymi miejscami do montażu paneli bifacial są otwarte przestrzenie, takie jak pola wysypane białym żwirem, dachy pokryte białymi membranami lub tereny, gdzie często leży śnieg.

Rodzaj powierzchni	Współczynnik albedo
Trawa	10–25%
Beton	20–40%
Biały żwir	27%
Biały piasek	60%
Śnieg	45–95%
Woda	8%

Panele bifacial to zaawansowane technologicznie konstrukcje, które nie bez powodu są coraz chętniej wykorzystywane. Ich wybór może być korzystniejszy niż w przypadku tradycyjnych paneli jednostronnych. Dzięki zdolności do generowania energii z obu stron panele dwustronne wykorzystują zarówno bezpośrednie światło słoneczne, jak i światło odbite, co znacząco zwiększa ich wydajność energetyczną. Zastosowanie zaawansowanych technologii, takich jak PERC, n-PERT i SHJ, umożliwia efektywniejsze wykorzystanie światła i poprawę stabilności termicznej paneli.