Czarne fasady – okładziny CIS
Czarne
fasady – okładziny CIS
Zastosowanie modułów fotowoltaicznych (PV) w roli zewnętrznej okładziny budynku jest rozwiązaniem sprawdzonym i wielokrotnie przetestowanym. Nowoczesne materiały można instalować w miejscu konwencjonalnego szkła na powłokach różnego typu – pionowych, pochylonych lub zakrzywionych elewacjach, a także w postaci pokrycia dachowego. Technologia CIS Moduły fotowoltaiczne z ogniwami z krzemu krystalicznego (c-Si) należą jak dotąd do najczęściej sprzedawanych. Dla bezpośredniej integracji z budynkiem mają jednak pewne wady, takie jak wysoka wrażliwość na wysokie temperatury oraz zacienienie. Ze względów estetycznych nie zawsze spotykają się też z akceptacją projektantów i inwestorów. Interesującą alternatywę stanowią moduły cienkowarstwowe z ogniwami z krzemu amorficznego a-Si, selenku indowo-miedziowego CIS (CIGS) lub tellurku kadmu CdTe. W ostatnich latach na rynku materiałów BiPV coraz większą popularność zyskują szklane moduły CIS. Ich charakterystyczna ciemna i jednolita powierzchnia, znacznie bardziej jednorodna niż w przypadku materiałów krystalicznych oraz duża elastyczność pod względem kształtów i wymiarów sprawiają, że moduły te uznawane są za szczególnie atrakcyjne dla zastosowań architektonicznych. Bazowym materiałem jest zwykłe szkło okienne float (2-3 mm), na którym rozpylany jest materiał półprzewodnikowy, około 50 razy cieńszy od ludzkiego włosa (grubość ogniw cienkowarstwowych jest zredukowana do 1% w porównaniu do krzemu krystalicznego). Szklane podłoże dla wyjątkowo cienkich ogniw stanowi jednocześnie tylną warstwę ich ochronnej obudowy. Po zalaminowaniu folią lub żywicą z drugą taflą szkła hartowanego (45 mm) powstaje hermetyczna „kapsuła” – moduł PV. Wydajność energetyczna komercyjnych ogniw CIS kształtuje się na poziomie 7-11%. Mimo niższej sprawności w porównaniu do krzemu krystalicznego (11-19%) w skali roku moduły CIS zapewniają wysokie zyski energii. Są zdecydowanie bardziej efektywne i niezawodne w gorszych warunkach oświetlenia, tzn. w pochmurne dni a nawet przy częściowym zacienieniu, a także mniej wrażliwe na wysokie temperatury. Cechy te stanowią ważną zaletę dla bezpośredniej integracji z budynkiem, w szczególności aplikacji fasadowych. Pozytywne aspekty ekologiczne technologii cienkowarstwowej to przede wszystkim niskoenergochłonne procesy produkcyjne oraz mniejsze zużycie materiału półprzewodnikowego. Wielu producentów należy do stowarzysze-
Rys. 1. Schemat konstrukcji wentylowanej fasady z okładziną BiPV
nia PV Cycle, które zobowiązuje do przyjmowania zwrotów modułów i ich recyklingu. Szklane panele CIS przeznaczone do integracji z budynkami wytwarza m.in. SULFURCELL. Producent oferuje standardowe moduły z obramowaniem (fot. 1), bezramowe laminaty oraz specjalne materiały dla pokrycia dachu. Firma WÜRTH SOLAR wprowadziła na rynek moduły o nazwie GeneCIS (fot. 2). Instalowane na fasadach mogą zapewnić roczne zyski energii na poziomie 50-60 kWh/m2 (na dachach 70-90 kWh/m2). Wysoka jakość estetyczna, duże możliwości wyboru wzorów i parametrów technicznych zwracają uwagę projektantów. Na rynku masowo produkowanych modułów cienkowarstwowych rekordową sprawność
Fotowoltaika w architekturze
energetyczną – 12% - osiągnęły moduły CIGS wytwarzane przez Q-Cells. Jak dotąd bezkonkurencyjne pod względem wydajności nowoczesne materiały o nazwie Q.SMART przystosowane są do szerokiej gamy aplikacji architektonicznych (fot. 3).
Wentylowane fasady Wystawione na działanie promieniowania słonecznego ogniwa fotowoltaiczne silnie się nagrzewają. Moduły zintegrowane z konstrukcją pracują w szczególnie wysokich temperaturach – w lecie może to być +50÷80oC (zdecydowanie więcej niż standardowo przyjęte dla warunków testowych +25oC).
5