Sprawność paneli fotowoltaicznych jest jedną z podstawowych informacji świadczących o klasie paneli. Jeszcze kilka lat temu za korzystną, uznawano sprawność rzędu 13-15%. Obecnie dobrej klasy panele PV uzyskują sprawność co najmniej 18% wg warunków STC. Kluczową kwestią pozostają warunki dla jakich określa się sprawność paneli PV. Za główne uznaje się warunki STC (Standard Test Condition). Moc wytwarzana przez panel fotowoltaiczny w takich warunkach, uznaje się za moc szczytową (Wp, Watt peak). W praktyce sprawność paneli fotowoltaicznych jest często niższa od określanej w warunkach laboratoryjnych STC. Stąd także producenci podają sprawność odnoszoną do NOCT (Normal Operating Cell Temperature), a w USA i Kanadzie do PTC (PVUSA Test Conditions).

1. Sprawność paneli fotowoltaicznych
 Sprawność normatywna i w warunkach eksploatacyjnych
 Porównanie sprawności paneli fotowoltaicznych wg różnych standardów
 Maksymalna moc szczytowa panelu fotowoltaicznego (Wp)
Wydanie 1/2018
30.10.2018
eko-blog.pl vaillant.pl

2. 2
 Dla każdego rodzaju urządzenia wytwarzającego ciepło lub energię elektryczną określa się
sprawność pracy. Ogólnie mówiąc zawiera ona informację jaka jest ilość wytwarzanego
ciepła lub energii (będąca do praktycznego wykorzystania) w stosunku do energii
przetwarzanej lub docierającej do urządzenia. W przypadku paneli fotowoltaicznych oraz
kolektorów słonecznych, sprawność odnosi się do energii docierającej ze Słońca do
powierzchni urządzeń. Dla uproszczenia przyjmuje się często warunki normatywne, które
zakładają, że chwilowa moc promieniowania słonecznego wynosi 1.000 W/m2.
Sprawność paneli fotowoltaicznych
 Jeżeli w takim momencie moc
panelu PV wyniesie 180 W, to będzie
to oznaczać, że sprawność wyniosła
18%. W praktyce trzeba jednak
uwzględnić więcej czynników, które
odgrywają wpływ na realne wartości
sprawności.

3. 3
 Dla większości potencjalnych użytkowników sama sprawność panelu PV ma znaczenie
drugorzędne. Głównym rozpatrywanym parametrem jest jego nominalna moc. Często też
informacja o niej zostaje zawarta w nazwie panelu (np. Vaillant auroPOWER VPV P 305/2 M
BWF o mocy nominalnej 305 W). Panele PV oferowane są na rynku najczęściej w typowej
wielkości 1,64 m2 brutto. Porównanie mocy paneli fotowoltaicznych jest więc tutaj bardzo
łatwe do przeprowadzenia, przynosząc od razu informację o klasie wydajności. Obecnie za
wysoki standard uznaje się wydajność rzędu 300 Wp i więcej.
Jakie jest znaczenie sprawności paneli PV?
 Większą uwagę na pojęcie
sprawności zwraca się jeżeli
do dyspozycji pozostaje ograniczone
miejsce dla zabudowy paneli PV.
Wyższa sprawność pozwoli z takiej
samej powierzchni zajętej na dachu,
uzyskać więcej energii elektrycznej.

4. 4
o Moc promieniowania słonecznego: 1000 W/m2
o Współczynnik masy powietrza: AM 1.5
o Temperatura cel (ogniw): 25 oC
o Temperatura powietrza: nie uwzględniana
o Prędkość wiatru: nie uwzględniana
 Sprawność nominalna paneli PV jest określana według warunków STC, czyli Standard
Test Conditions. Są to warunki stwarzane w trakcie badań laboratoryjnych. Producenci
przedstawiają dzięki temu w oficjalnych kartach katalogowych sprawności paneli PV
odnoszone do jednakowych warunków STC (wg norm PN-EN 60904 i PN-EN 61215).
Sprawność modułu fotowoltaicznego
w warunkach nominalnych STC
25 oC
STC
Standard Test Conditions

5. 5
Współczynnik masy powietrza AM – definicja
AM 1.5
48,2o
AM 0
AM 1.0
 Większość parametrów opisujących warunki STC dla określania sprawności paneli PV jest
łatwa do interpretacji. Wyjątkiem jest współczynnik masy powietrza AM. Określa on według
definicji „miarę długości drogi przemierzanej przez bezpośrednie promieniowanie słoneczne
z ciała niebieskiego przez atmosferę do poziomu morza, w odniesieniu do długości drogi
wzdłuż pionu”. Najkrótsza droga (AM 0) jest do granicy atmosfery, a następnie do
powierzchni Ziemi jeżeli Słońce jest w zenicie (AM 1.0).
 Dla badania sprawności paneli PV przyjęto,
AM 1.5, co odpowiada typowym warunkom
ich zabudowy w naszych szerokościach
geograficznych.
 Wartość AM 1.5 jest przyjmowana
standardowo dla większości prowadzonych
badań, gdzie uwzględnia się promieniowanie
słoneczne, np. sprawność kolektorów
słonecznych, czy też przepuszczalność
promieniowania dla szkła, itp.

6. 6
 Warunki STC są idealne dla osiągania wysokich sprawności przez panele PV. Mogą one
jednak występować w niektórych sytuacjach, gdy wysokiemu promieniowaniu słonecznemu
towarzyszy bezwietrzna pogoda i niska temperatura powietrza. Wysokie znaczenie odgrywa
tutaj w szczególności temperatura cel (ogniw). Odbiega ona zwykle od zakładanej wg STC
wartości 25 oC i w praktyce w letnie słoneczne dni może przekraczać 50 oC.
Kiedy panele fotowoltaiczne mogą
pracować w warunkach STC?
 Przykładem występowania warunków STC (lub zbliżonych) w rzeczywistych warunkach
eksploatacyjnych może być słoneczny zimowy dzień z niską temperaturą zewnętrzną,
czy też warunki panujące w górach, gdzie temperatura powietrza może być znacznie
niższa od panujących „na nizinach”.

7. 7
 Jedną z podstawowych informacji w danych technicznych panelu fotowoltaicznego jest
jego moc nominalna wyrażana w jednostce Wp. Często znajduje się ona w nazwie panelu.
Jest to moc uzyskiwana w warunkach standaryzowanych STC, a więc często uznaje się ją
za szczytową, maksymalną moc panelu. Dla całej instalacji PV moc szczytową sumuje się
na podstawie ilości paneli i wyraża wówczas jednostką kWp (kilowatt peak). Przykładowo
za mikroinstalacje PV uznaje się systemy do 50 kWp, które można przyłączać do sieci
elektroenergetycznej dla bilansowania energii na zasadzie tzw. opustu ( ustawa o OZE).
Czym jest moc panelu PV wyrażona
w jednostce kWp, Wp?
Watt peak (ang. peak – szczyt)

8. 8
 W niektórych krajach (przede wszystkim USA, Kanada), zastosowanie znajduje standard
PTC dla określania sprawności paneli PV. Przyjmuje on warunki uznawane jako częściej
występujące w pracy paneli PV. Uwzględnia się tu wobec tego temperaturę otoczenia
(20 oC) oraz ruch powietrza (1 m/s). Istotne jest przyjmowanie wyższej temperatury cel
(ogniw) w panelu, wyznaczanej dla warunków NOCT.
Sprawność moduł fotowoltaicznego
wg warunków PTC
wg
NOCT
o Moc promieniowania słonecznego: 1000 W/m2
o Współczynnik masy powietrza: AM 1.5
o Temperatura cel (ogniw): wg NOCT
o Temperatura powietrza: 20 oC
o Prędkość wiatru: 1,0 m/s
PTC
PVUSA Test Conditions
20 oC
1 m/s

9. 9
 Szczególnie istotna dla sprawności paneli PV jest
temperatura cel (ogniw). Warunki STC zakładają ją na
dość niskim poziomie 25 oC. Producenci paneli podają
dodatkowo wartość NOCT określoną na drodze badań
laboratoryjnych.
 Wartość NOCT (Normal Operating Cell Temperature)
oznacza normalną roboczą temperaturę celi w panelu
dla promieniowania słonecznego 800 W/m2 (AM 1.5),
temperaturze powietrza 20 oC, prędkości wiatru 1 m/s.
 Dla paneli wysokiej klasy temperatura NOCT wynosi
zwykle 47÷48 oC, a dla przeciętnych ponad 50 oC.
 Im niższa jest wartość NOCT, tym wyższą sprawność
uzyskiwać powinien panel PV w rzeczywistych
warunkach eksploatacyjnych.
 Dane techniczne paneli fotowoltaicznych zawierają
także sprawność i inne parametry określane przy
temperaturze NOCT.
Parametr NOCT dla paneli fotowoltaicznych
800 W/m2
1 m/s 20 oC
AM 1.5

10. 10
 Sprawności wg warunków PTC i NOCT różnią się przyjętą mocą promieniowania
słonecznego (odpowiednio 1000 lub 800 W/m2). Warunki PTC zostały przyjęte głównie dla
potrzeb największego w USA rynku fotowoltaiki w stanie Kalifornii. Z kolei warunki NOCT
przyjęto dla typowych potrzeb umiarkowanego klimatu w większości krajów, gdzie instaluje
się panele fotowoltaiczne, stąd przyjęta wartość promieniowania słonecznego 800 W/m2.
Sprawność moduł fotowoltaicznego
wg warunków NOCT
wg
NOCT
o Moc promieniowania słonecznego: 800 W/m2
o Współczynnik masy powietrza: AM 1.5
o Temperatura cel (ogniw): mierzona
o Temperatura powietrza: 20 oC
o Prędkość wiatru: 1,0 m/s
NOCT
Normal Operating Cell Temperature
20 oC
1 m/s

11. 11
Porównanie sprawności panelu PV
według standardu STC, PTC, NOCT
STC
Standard Test
Conditions
PTC
PVUSA Test
Conditions
NOCT
Normal Operating
Cell Temperature
Moc promieniowania słonecznego 1000 W/m2 1000 W/m2 800 W/m2
Współczynnik masy powietrza AM AM 1.5 AM 1.5 AM 1.5
Temperatura powietrza nie uwzględniana 20 oC 20 oC
Prędkość wiatru nie uwzględniana 1 m/s 1 m/s
Temperatura cel (ogniw) 25 oC z badań NOCT mierzona
 Przykładowo wysokosprawny panel PV
Vaillant auroPOWER VPV P 300/2 M BBF
uzyskuje wg 3 rodzajów warunków parametry:
STC
PTC
NOCT
18,3 % 300 Wp
16,6 % 273 Wp
16,7 % 219 Wp

12. 12
 Na sprawność modułu PV wpływa jego budowa, a w szczególności rodzaj zastosowanych
ogniw (poli- lub monokrystaliczne), a także stopień wypełnienia powierzchni przez ogniwa.
Sprzyja temu m.in. nowa technologia 5 BB (bus bar), dzięki której tzw. szynowody (bus
bary) zajmują mniejszą powierzchnię (nie pochłaniają promieniowania słonecznego).
 Wysokiego znaczenia nabiera rodzaj zastosowanej szyby, która w wysokiej klasy panelach
wykonana jest ze szkła antyrefleksyjnego o najwyższej przepuszczalności promieniowania
słonecznego. Bardzo istotne jest też stworzenie warunków do dobrego schładzania wnętrza
panelu, dla ograniczenia spadku sprawności.
Wpływ budowy paneli fotowoltaicznych
na sprawność pracy

13. 13
Przykład wyboru panelu fotowoltaicznego
według głównych cech produktowych
3
2
1
auroPOWER VPV P 290/2 M SWF
Panel o mocy 290 Wp z ogniw monokrystalicznych
o standardowej technologii 3BB. Cechują się bardzo
korzystnym stosunkiem ceny do mocy, co jest ważne
przede wszystkim przy priorytecie uzyskania jak
najkrótszego okresu zwrotu kosztów inwestycji.
auroPOWER VPV P 300/2 M BBF
Panel o mocy 300 Wp z ogniw monokrystalicznych
w rozwiniętej technologii 5BB. Cechują się zwiększoną
sprawnością i szczególnie atrakcyjnym jednolitym
designem dzięki zastosowaniu czarnej ramy modułu
i czarnego laminatu ułożonego pod ogniwami
auroPOWER VPV P 305/2 M BBF
Panel o mocy 305 Wp z ogniw
monokrystalicznych w rozwiniętej
technologii 5BB. Cechują się
maksymalną sprawnością, dzięki
czemu możliwe jest zmniejszenie
ilości paneli w instalacji PV.
Podobnie jak panel  odznacza
się zwiększoną wytrzymałością
mechaniczną (7.500 Pa).
1 2
3

14. 14
Chłodzenie
Ogrzewanie
Energia odnawialna
Kotły gazowe
Kotły olejowe
Pompy ciepła
Kolektory słoneczne
Fotowoltaika
Systemy wentylacji
www.eko-blog.pl www.vaillant.pl