Fotowoltaika. Pierwsza czy druga generacja?

Fotowoltaika. Pierwsza czy druga generacja?

Moduły fotowoltaiczne zazwyczaj zbudowane są z pojedynczych ogniw. Ogniwa w postaci wafli o grubości ok. 2 mm wytwarzane są z mono- lub polikrystalicznego krzemu. Tego typu baterie słoneczne zaliczane są do tzw. I generacji i ciągle dominują na rynku. Nowością są tzw. ogniwa II generacji, w których materiał półprzewodnikowy jest nanoszony w postaci cieniutkiej warstwy i często jest to materiał inny niż krzem, np. tellurek kadmu (CdTe) czy mieszanina indu, galu i selenu (CIGS).

Zaletą ogniw II generacji jest znacząca w stosunku do krzemowych wafli redukcja wykorzystywanego półprzewodnika. Grubość ogniw II generacji wynosi ok. 1–3 mikrometrów, z tego też względu nazywane są one często cienkowarstwowymi (ang. thin film). Niższe zużycie półprzewodników w przypadku ogniw II generacji przekłada się na niższe nakłady energetyczne przy ich produkcji. Pod względem energetycznym tego typu ogniwa są bardziej przyjazne dla środowiska. Na rynku pojawiają się także ogniwa, które można by zaliczyć do III generacji. Pozbawione są one klasycznego złącza P-N, niezbędnego przy produkcji ogniw I i II generacji. Do ogniw III generacji zaliczyć można wiele technologii, jednak największe znaczenie rynkowe mają obecnie tzw. ogniwa DSSC oraz ogniwa organiczne zbudowane z wykorzystaniem polimerów. Wielką zaletą ogniw III generacji są niskie koszty oraz prostota produkcji. Główną przeszkodą w ich popularyzacji jest niska sprawność oscylująca wokół kilku procent i krótka żywotność.

Rodzaje modułów I generacji:

-Bateria słoneczna z ogniw monokrystalicznych – ogniwa tworzące panel wyprodukowane są z jednego dużego monokryształu krzemu. Zazwyczaj mają barwę ciemnoniebieską do czarnej. Z uwagi na to, że monokryształ krzemu jest w przekroju kołem, ogniwa monokrystaliczne mają często zaokrąglone rogi; ten typ baterii słonecznych charakteryzuje się najwyższą sprawnością i ceną wśród powszechnie dostępnych baterii słonecznych.

-Bateria słoneczna z ogniw polikrystalicznych – ogniwa tworzące panel wyprodukowane są z krzemu polikrystalicznego, czyli takiego, który wykrystalizował w postaci wielu kryształów. Zazwyczaj ogniwa polikrystaliczne mają barwę jasnoniebieską, często widoczne są krawędzie kryształów. Z uwagi na technologię produkcji tego typu ogniwa zawsze mają kształt kwadratu ewentualnie prostokąta.

-Bateria słoneczna z ogniw quasi-monokrystalicznych – nowy typ baterii słonecznych, który ukazał się powszechnie na rynku na przełomie lat 2011/2012. Ten typ baterii zbudowany jest z hybrydowych ogniw, których centralna część jest monokryształem, a na obrzeżach znajduje się krzem polikrystaliczny. Zaletą tego typu baterii słonecznych jest wysoka sprawność zbliżona do sprawności baterii z krzemu monokrystalicznego, jednak przy zachowaniu niższej ceny.

Rodzaje modułów cienkowarstwowych II generacji

-Moduł z krzemu amorficznego – ogniwa zbudowane są z bezpostaciowego krzemu. Wizualnie w baterii brak jest wyróżniających się ogniw, które tworzą jedną zwartą formację o barwie od ciemnobordowej do czarnej. Ten typ baterii słonecznych charakteryzuje się relatywnie niską ceną oraz niską sprawnością.

-Moduł CIGS/CIS – rolę materiału półprzewodnikowego pełni tu mieszanina miedzi, indu galu i selenu (CIGS) lub miedzi, indu i selenu (CIS). Wizualnie w baterii brak jest wyróżniających się ogniw, które tworzą jedną zwartą formację o barwie czarnej. Ten typ baterii słonecznych charakteryzuje się relatywnie niską ceną oraz umiarkowaną sprawnością.

-Moduł CdTe – rolę materiału półprzewodnikowego pełni tu tellurek kadmu CdTe. Wizualnie w baterii brak jest wyróżniających się ogniw, które tworzą jedną zwartą formację o barwie czarnej. Ten typ baterii słonecznych charakteryzuje się relatywnie niską ceną oraz umiarkowaną sprawnością. Należy zaznaczyć, że mimo wykorzystania kadmu stosowanie tego typu baterii słonecznych jest bezpieczne, dopiero w momencie demontażu muszą one zostać odpowiednio zutylizowane.