Fotowoltaika się nie starzeje? Szwajcarskie panele z lat 80 zawstydzają współczesny rynek

• Instalacje PV sprzed ponad 30 lat w Szwajcarii nadal stabilnie produkują energię, podważając powszechne przekonania o szybkiej degradacji modułów.
• Badanie SUPSI pokazuje, że rzeczywista utrata mocy może być znacznie niższa niż deklarują modele i prognozy branżowe.
• Historia fotowoltaiki okazuje się nawet bardziej trwała i odporna, niż sugeruje współczesny marketing technologii PV.

Trzy dekady pod napięciem i ani śladu zmęczenia

Zespół badawczy z University of Applied Sciences of Southern Switzerland przyjrzał się sześciu instalacjom PV uruchomionym pod koniec lat 80. i na początku 90. To nie były muzealne eksponaty, lecz systemy wpięte w sieć, dzień po dniu produkujące energię elektryczną. Przez lata skrupulatnie mierzono ich moc, temperaturę modułów, warunki otoczenia i ilość promieniowania słonecznego.

Efekt? Zamiast spodziewanej technologicznej zadyszki naukowcy zobaczyli coś zupełnie innego. Roczna utrata mocy wynosiła od 0,16 do 0,24%. To wynik niemal trzykrotnie lepszy niż wartości, które od lat funkcjonują w literaturze branżowej jako norma dla fotowoltaiki.

Od spokojnych dachów po surowe Alpy

Badane instalacje pracowały w bardzo różnych warunkach, co czyni wyniki jeszcze ciekawszymi. Część systemów znajdowała się na dachach budynków w Möhlin i Burgdorf, na wysokości niewiele przekraczającej 300–500 metrów n.p.m. Inne ulokowano wyżej, jak instalację naziemną w Mont-Soleil na wysokości 1270 metrów. Najbardziej spektakularne były jednak systemy elewacyjne w Birg i Jungfraujoch, zawieszone niemal w chmurach, gdzie śnieg, mróz i intensywne promieniowanie UV są codziennością.

Intuicja podpowiadałaby, że to właśnie wysokogórskie instalacje powinny starzeć się najszybciej. Tymczasem było odwrotnie. Panele pracujące w chłodniejszym, dobrze wentylowanym środowisku wykazywały nie tylko lepsze współczynniki wydajności, ale i niższe tempo degradacji niż ich odpowiedniki na nizinach.

Prosta technologia, zaskakująca trwałość

Wszystkie analizowane systemy oparto na modułach ARCO i Siemens o mocy rzędu 50 W, czyli wartościach, które dziś wywołują co najwyżej nostalgiczny uśmiech. Konstrukcja była klasyczna: szkło, warstwy EVA, monokrystaliczne ogniwa krzemowe i polimerowy tył. 

A jednak to właśnie te pozornie archaiczne moduły okazały się wyjątkowo odporne na upływ czasu. Co więcej, badanie ujawniło, że nawet w obrębie tej samej rodziny produktowej różnice konstrukcyjne miały ogromne znaczenie. Standardowe moduły Siemens SM55 częściej cierpiały na problemy z połączeniami lutowanymi, co stopniowo obniżało ich parametry. Z kolei wersje SM55-HO, wyposażone w zmodyfikowany backsheet i lepsze właściwości optyczne, starzały się znacznie wolniej.

To nie słońce jest winne, lecz temperatura

Najważniejszy wniosek płynący z badania jest przewrotny. O długowieczności modułów PV nie decyduje samo nasłonecznienie ani wysokość nad poziomem morza. Kluczową rolę odgrywa stres termiczny, sposób chłodzenia modułów i jakość użytych materiałów. Panele, które mogły oddychać, pracowały w stabilniejszych warunkach temperaturowych i były zaprojektowane z myślą o trwałości, zachowały sprawność przez dekady.

Naukowcy wskazują wprost na bill of materials jako najważniejszy czynnik wpływający na tempo degradacji. Wczesne enkapsulanty pozbawione stabilizacji UV starzały się szybciej, podczas gdy ulepszone backsheets i bardziej dopracowane procesy produkcyjne zapewniały imponującą stabilność w długim horyzoncie czasu.

Lekcja z przeszłości dla współczesnej fotowoltaiki

Wyniki opisane w czasopiśmie EES Solar brzmią jak list z przeszłości do dzisiejszej branży PV. Przypominają, że pogoń za wyższą mocą i niższą ceną nie zawsze idzie w parze z trwałością. Czasem to właśnie solidność, dobre materiały i rozsądna inżynieria okazują się najlepszą inwestycją.

Źródło: ESS Solar