Ogniwa, moduły, panele fotowoltaiczne, kolektory słoneczne, baterie słoneczne – bałagan nazewniczy

Poza nazwami widocznymi w tytule spotkać można panele słoneczne, solary, kolektory solarne itp. Trudno czasami zorientować się o co konkretnie chodzi. Na nazwy potoczne nakładają się wymagania norm stworzonych przez PKN na podstawie przepisów unijnych.
Dochodzi do tego że ten sam produkt w trzech sklepach nazywany jest – panelem fotowoltaicznym, baterią słoneczną, modułem słonecznym i w każdym z tych miejsc może być wytłumaczenie że to inni mają nieprawidłową nazwę.
Znalazłem także interpretację, że panele słoneczne to termin jaki powinien być stosowany dla kolektorów słonecznych.

Ale po kolei, skoro energię uzyskujemy ze słońca to zobaczmy w jaki sposób dokonujemy jej konwersji.

• Konwersja fotochemiczna - to konwersja energii promieniowania słonecznego na energię chemiczną. Konwersja tego typu zachodzi w organizmach żywych – znamy ją jako fotosyntezę. Na razie nie doczekaliśmy się zastosowań przemysłowych, choć prowadzone są różne eksperymenty laboratoryjne.
• Konwersja fototermiczna – przetwarzanie promieniowania słonecznego na ciepło.
• Konwersja fotowoltaiczna – przetwarzanie promieniowania słonecznego na energię elektryczną.

O konwersji fotochemicznej nie będziemy mówić.
Do konwersji fotowoltaicznej konieczne są ogniwa fotowoltaiczne (w języku polskim przyjęło się słowo ogniwa – choć czasami zastępowane jest słowem komórki (ang. cell).
Nasza wikipedia podaje: ”Ogniwo słoneczne, ogniwo fotowoltaiczne, ogniwo fotoelektryczne, fotoogniwo – element półprzewodnikowy, w którym następuje przemiana (konwersja) energii promieniowania słonecznego (światła) w energię elektryczną w wyniku zjawiska fotowoltaicznego.”
Pojedyncze ogniowo fotowoltaiczne wykonane z krystalicznego krzemu może osiągnąć wartość napięcia około 0,5 V (w określonych warunkach natężenia światła i temperatury). Oczywiście ogniwa wykonuje się z wielu pierwiastków ale ogniwa krzemowe są najbardziej popularne – co przy ilości dostępnego krzemu nie powinno budzić zdziwienia.

Żeby uzyskać inne wartości napięcia i natężenia prądu łączy się ogniwa równolegle i szeregowo. I w tym miejscu zaczynają się problemy.

Połączone ze sobą ogniwa nazywane są modułami fotowoltaicznymi. Dopiero moduły łączone są w panele.

Według jednej z definicji:   
„Moduł fotowoltaiczny stanowi szeregowe połączenie poszczególnych ogniw krzemowych.”   
Podział panelu na moduły fotowoltaiczne pozwala ograniczyć np. niekorzystny efekt zacienienia, zmniejszający sprawność panelu.
Typowy krzemowy panel fotowoltaiczny to połączone ze sobą moduły połączone ze sobą szeregowo i równolegle.
Według innych definicji – moduł to połączone trwale ogniwa – z modułów budowany jest panel.
Czyli można sobie wyobrazić panel składający się z jednego modułu. Moduły to coś co łączymy w całość. Ale panele też można łączyć.
Zerkając do wikipedii:

Pojedyncze ogniwo fotowoltaiczne:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/90/Solar_cell.png

Podpisane jako ogniwo słoneczne.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f3/SolarpanelBp.JPG

"Moduł baterii." – faktycznie połączone ogniwa. Podpisany nazwą – która nie jest uważana za prawidłową (potocznie jest akceptowalna).

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/37/Solar_Panels.jpg

Panele słoneczne złożone z baterii. Według mojej interpretacji – Panel fotowoltaiczny złożony z modułów.
Potoczne nazwy, baterie słoneczne, panele słoneczne, solary, kolektory fotowoltaiczne uznałbym za nieprawidłowe.

Według części źródeł z ogniw tworzy się panele a z nich instalacje fotoelektryczne.
Często w sklepach pojawia się zapis: „moduł fotowoltaiczny (panel fotowoltaiczny)” lub odwrotnie.
W jednym ze sklepów jest kategoria produktów Baterie słoneczne. Wewnątrz jest kategoria Panele słoneczne.
W sekcji opis produktu:
„Panel słoneczny,….
Baterie słoneczne przetwarzają energię słoneczną na elektryczną.”
„ W skład najczęściej spotykanych systemów fotowoltaicznych wchodzą:
•    bateria słoneczna (moduł fotowoltaiczny)
….
Panel słoneczny, … Przedstawiony moduł zbudowany jest z trzydziestu sześciu polikrystalicznych ogniw , umieszczonych na sztywnym lekkim podłożu kompozytowym…"

Warto mieć na uwadze zależności z ilustracji ale w połączeniu z rzeczywistością. Do tego w przypadku modułu fotowoltaicznego cienkowarstwowego nie da się wyróżnić pojedynczego ogniwa (to technologia o odmiennych parametrach).

Panele fotowoltaiczne = panele słoneczne = baterie słoneczne

Wydaje się że nazwa baterie słoneczne – prawdopodobnie najstarsza, cieszy się coraz mniejszym „wsparciem”, według niektórych źródeł panel słoneczny mógłby być stosowany dla kolektorów słonecznych, najlepsza więc wydaje się nazwa nie pozostawiająca złudzeń co do sposobu działania panelu.

Konwersja fototermiczna, to bezpośrednia zamiana energii promieniowania słonecznego na energię cieplną. Konwersja fototermiczna kojarzy się z podgrzewaniem wody, czy ogólnie dostarczaniem ciepła. W tym przypadku stosować będziemy kolektory słoneczne.
Dodatkowo solar collector i solar thermal collector, tłumaczy się raczej jako kolektor słoneczny i termiczny kolektor słoneczny. Nazwy te oznaczają urządzenia pochłaniające promieniowanie słoneczne i przekazujące energię cieplną przepływającemu płynowi. Samo słowo kolektor ma zbyt wiele znaczeń i nie zaleca się używać go bez słowa słoneczny, bo może to wypaczać kontekst :-)

kolektor słoneczny = kolektor solarny = solar

Chociaż kolektory na dachu mogą przypominać panele fotowoltaiczne to używanie w tym przypadku nazwy „baterii słonecznej” jest nieporozumieniem.
Bateria to pojęcie kojarzone z wytwarzaniem lub magazynowaniem energii elektrycznej. O ile nazwę ta można odnieść do paneli fotowoltaicznych, kolektory słoneczne to zupełnie inne rozwiązanie technologiczne.

Na koniec jeszcze raz odniesienie do sporów akademickich – by kolektory słoneczne nazywać panelami słonecznymi. Wiele osób w branży absolutnie się z tym nie zgadza. Dążąc do jednoznaczności można by zaproponować kompromis w formie paneli fototermicznych.
Jak będzie zobaczymy za jakiś czas (np. polska nazwa gładzik dla Touchpad-a nigdy się nie przyjęła).
Same kolektory słoneczne różnią się dodatkowo budową. Najbardziej popularny  jest kolektor płaski. Bardziej skomplikowany kolektor próżniowy ma najczęściej postaci równoległych rur stąd nazwa kolektor próżniowy rurowy. Inny to np.  kolektor CPC (wykorzystuje paraboliczne zwierciadlane elementy do koncentracji promieniowania słonecznego).

Norma nie określa wszystkich nazw w wielu miejscach jednak jest jednoznaczna o ile termin instalacja fotowoltaiczna nie wzbudzi sprzeciwu o tyle w odniesieniu do instalacji dotyczącej kolektorów słonecznych jest to już system grzewczy.

Podsumowanie
Panele fotowoltaiczne i kolektory słoneczne służą do konwersji promieniowania słoneczne na energię (panele fotowoltaiczne na energię elektryczną, kolektory słoneczne na energię cieplną). Oznacza to, że energia słoneczna jest przekazywana z paneli fotowoltaicznych do instalacji elektrycznej a z kolektorów słonecznych np. do systemu ogrzewania ciepłej wody użytkowej. Kolektory słoneczne osiągają sprawność przetwarzania energii kolektora do. 80%, a sprawność paneli fotowoltaicznych to około 15%. Dodatkowo wysoka temperatura urządzenia na dachu, sprzyja kolektorom słonecznym, panele wraz ze wzrostem temperatury pogarszają osiągane parametry.