Panele PV – rodzaje i sprawności ogniw

Spośród dostępnych na rynku różnych rodzajów paneli fotowoltaicznych wciąż najczęściej używane są te produkowane są na bazie krzemu. Należą do nich panele mono- i polikrystaliczne. Z krzemu wytwarza się również cienkowarstwowe panele amorficzne. W technologii cienkowarstwowej (thin-film) produkowane są także m.in. panele typu CISG i CdTe.

Moduły PV składają się z pojedynczych ogniw, które, w zależności od rodzaju technologii produkcji, posiadają różne kolory i odcienie. Niektóre są niebieskie, inne ciemnogranatowe lub nawet czarne. Istnieją również panele barwnikowe, które charakteryzują się przeróżnymi barwami. Ogniwa fotowoltaiczne zostały podzielone na generacje, które powstawały razem z rozwojem tej gałęzi OZE. Nic dziwnego, że niektórym konwersja energii słonecznej na elektryczną kojarzy się z krzemem, jeszcze nie tak dawno ogniwa z krzemu były jedyną tego typu technologią. Obecnie jest ona wypierana przez inną – cienkowarstwową.

Do ogniw I generacji zaliczamy te oparte o złącze typu p-n wykonane z bardzo czystego krzemu krystalicznego. W zależności od tego czy do produkcji ogniw tej generacji jest stosowany krzem w formie krystalicznej w postaci pojedynczych kryształów (zwanych monokryształami), czy jako krzem polikrystaliczny (złożony z wielu połączonych ze sobą monokryształów) wyróżniamy panele monokrystaliczne i polikrystaliczne. Ogniwa monokrystaliczne posiadają ciemny kolor, natomiast polikrystaliczne są niebieskie z wyraźnie zarysowanymi kryształami krzemu. Ich zaletą jest wysoka sprawność ogniwa, sięgająca zazwyczaj 14-22 proc. Jest to sprawdzona i pewna technologia, jednak jest ona na granicy swoich możliwości, maksymalna wydajność tego typu ogniw zbudowanych z jednej warstwy krzemowej szacowana jest na 29 proc. Dodatkowo charakteryzuje się wysokimi kosztami produkcji.

Obecnie następuje rozwój ogniw fotowoltaicznych II generacji, one również oparte są o złącze p-n. Wyróżnić tu możemy nie tylko ogniwa zbudowane z krzemu, ale przede wszystkim te wykorzystujące inne materiały półprzewodnikowe tj. tellurek kadmu (CdTe) oraz mieszanina miedzi, indu, galu i selenu (CIGS). Ogniwa tej generacji łączy amorficzna (bezpostaciowa) budowa wewnętrzna półprzewodnika, a ich cechą charakterystyczną jest bardzo cienka warstwa odpowiedzialna za absorbcję światła. Jest to grubość rzędu milionowych części metra, co wpływa na niższą cenę produkcji. Wykazują one sprawności do maksymalnie 15 proc. Ogniwa  z krzemu amorficznego posiadają ciemny, lekko bordowy kolor oraz sprawność 6 do 10 proc. W ogniwa CdTe i CIGS cały moduł zbudowany jest zwykle z jednego ogniwa. CdTe mają sprawność w granicach 10-12 proc., a CIGS – 12-14 proc. Z uwagi na bardzo niskie zużycie półprzewodnika ogniwa CdTe charakteryzują się dobrym stosunkiem ceny do mocy. Z kolei ogniwa CIGS można produkować metodą taniego i wydajnego przemysłowego druku. Ogniwa II generacji posiadają niezwykle wysoki potencjał rozwoju.

III generacja  ogniw obejmuje wszystkie rozwiązania pozbawione klasycznego złącza półprzewodnikowego. Rozróżniamy tutaj ogniwa polimerowe oraz ogniwa typu DSSC (Dye Sensitized Solar Cell). Te ostatnie oparte są na barwnikach, które spełniają zbliżoną rolę do chlorofilu w roślinach, jednak zamiast produkować cukry, wytwarzają one prąd elektryczny.  Jest to rozwiązanie niezwykle tanie w produkcji, ale nie osiągające dużych sprawności, stanowi ona zaledwie kilka procent. Ponadto ogniwa tej generacji charakteryzują się dużą elastycznością. Nie są one produkowane na masową skalę.

Ostatnio słyszy się o nowych technologiach pozwalających na konwersję energii słonecznej na prąd elektryczny. Trwają badania nad możliwością ich komercyjnego użycia. Spośród nowych materiałów można wyróżnić m.in. grafen oraz perowskit, które na pewno zrewolucjonizują rynek OZE i stworzą nowe możliwości. Warto dodać, że do ich odkrycia przyczynili się polscy naukowcy.

Previous Article

Dotacje UE dla firm na efektywność energetyczną i OZE

Next Article

KGHM planuje produkcję czystej energii

Dodaj komentarz