Rodzaje ogniw fotowoltaicznych, część 1.

Cienkowarstwowe krzemowe ogniwa słoneczne (krzem amorficzny lub mikrokrystaliczny)

Cienkowarstwowe ogniwa słoneczne są znacznie cieńsze niż krzem monokrystaliczny czy polikrystaliczny. Możliwa jest produkcja ogniw z warstwą krzemu o grubości mniejszej niż 1 µm, a technologia ta może być stosowana w elastycznych panelach słonecznych w formie arkuszy oraz w wyświetlaczach ciekłokrystalicznych.
Krzem amorficzny jest głównym materiałem używanym do produkcji cienkowarstwowych krzemowych ogniw słonecznych. Krzem amorficzny jest materiałem bezpostaciowym, który składa się z nieregularnego układu bardzo drobnych elementów krzemowych. Ze względu na obecność zanieczyszczeń, takich jak atomy wodoru, pomiędzy przypadkowymi elementami krzemowymi, sprawność ogniw z krzemu amorficznego jest gorsza niż innych ogniw krzemowych i wynosi około 9%. Są one jednak atrakcyjne, ponieważ są łatwe w produkcji, lekkie i odporne na ciepło, a także można je wykonać poprzez przymocowanie do szkła lub stali nierdzewnej.
Aby przezwyciężyć zjawisko tzw. fotodegradacji, czyli utraty sprawności wytwarzania energii elektrycznej związanej z długotrwałym użytkowaniem krzemu amorficznego, w połączeniu z krzemem amorficznym powszechnie stosuje się krzem mikrokrystaliczny, który jest drobniejszy niż elementy krzemowe tworzące krzem polikrystaliczny.

Wielozłączowe ogniwa słoneczne (heterozłączowe ogniwa słoneczne, ogniwa słoneczne HIT)

W oparciu o powyższą technologię opracowywany jest nowy typ ogniwa słonecznego, które wykorzystuje wiele warstw cienkowarstwowego krzemu w celu uzyskania wysokiej sprawności wytwarzania energii. W przeciwieństwie do jednozłączowych ogniw słonecznych, które wykorzystują tylko krzem, wielozłączowe ogniwa słoneczne powstają poprzez nakładanie warstw materiałów o różnych właściwościach. Jest on czasami określany jako "heterojunction solar cell" lub "HIT solar cell", od Heterojunction with Intrinsic Thin-layer.
Najbardziej rozpowszechnionym typem wielozłączowego ogniwa słonecznego, nad którym trwają obecnie prace, jest mikrokrystaliczne tandemowe ogniwo słoneczne z krzemu amorficznego, łączące zawierający wodór krzem amorficzny z krzemem mikrokrystalicznym. Zastosowanie mikrokrystalicznego krzemu jako folii oznacza, że ilość użytego krzemu może być zredukowana, co umożliwia produkcję ogniw w sposób oszczędzający zasoby i energię. Ponadto, krzem amorficzny ma wysoki współczynnik absorpcji dla światła o krótkich długościach fal, takich jak zielony i niebieski, podczas gdy krzem mikrokrystaliczny ma wysoki współczynnik absorpcji dla światła o długich falach, takich jak pomarańczowy i czerwony.

Ogniwa słoneczne oparte na wieloelementowych półprzewodnikach złożonych (ogniwa słoneczne CIS i CIGS)

W praktyce stosowane są dwa typy ogniw słonecznych: ogniwa CIS i CIGS, które wykorzystują wieloelementowe półprzewodniki złożone. Ogniwa słoneczne CIS oparte są na kombinacji miedzi, indu i selenu jako głównych surowców. Niski koszt surowców i wydajność ogniw, która może wynosić nawet 12%, sprawiają, że są one bardzo praktycznym wyborem. W porównaniu do materiałów na bazie krzemu, ma wyższą wydajność pochłaniania światła i może być cieńszy, przy tej samej grubości ma wydajność pochłaniania 100 razy wyższą.
Dodanie galu do trzech powyższych elementów jest znane jako ogniwo słoneczne CIGS i jest bardziej wydajnym sposobem wytwarzania energii. Przy energetycznej przerwie pasmowej ogniwa słoneczne CIGS absorbują więcej energii słonecznej niż półprzewodniki CIS.

Wielozłączowe ogniwa słoneczne III-V

Wielozłączowe ogniwa słoneczne grupy III-V są ultra-wydajnymi ogniwami słonecznymi o sprawności wytwarzania energii około 40%. Najbardziej rozpowszechnionym typem ogniwa słonecznego jest ogniwo GaAs, które składa się z półprzewodników wykonanych głównie z surowców grupy III (gal) i grupy V (arsen) i ma jedną z najwyższych sprawności wytwarzania energii spośród wszystkich typów pojedynczych złączy. Głównymi wadami są wykorzystanie pojedynczych kryształów złożonych oraz wysoki koszt surowców i produkcji. Mają one jednak również wiele zalet, takich jak odporność na promieniowanie, co czyni je odpowiednimi do zastosowania w eksploracji kosmosu, oraz niska utrata mocy wyjściowej nawet w wysokich temperaturach, co czyni je odpowiednimi do zastosowania w obszarach o dużym nasłonecznieniu.

Wykorzystanie paneli fotowoltaicznych

Systemy energii słonecznej mogą wydawać się drogie, ale niektóre rodzaje są bardziej przystępne niż inne do użytku domowego. Oprócz kosztów, ważne jest, aby wybrać odpowiednie moduły dla danego zastosowania, ponieważ mogą one być dostosowane do różnych okoliczności, takich jak wielkość działki i ilość światła słonecznego.


Fotowoltaika GrudziądzFotowoltaika KwidzynFotowoltaika BydgoszczFotowoltaika Toruń • Fotowoltaika Świecie • Fotowoltaika Brodnica


Copyright © 2021 Lumifil Innovations Sp. z o.o.

Wdrożenie: Studio113