Energia słoneczna może być bezpośrednio przekształcana w energię elektryczną za pomocą ogniw fotowoltaicznych, zwanych również ogniwami fotowoltaicznymi. Ogniwa słoneczne są łączone w określony sposób, tworząc moduły fotowoltaiczne, które są projektowane tak, aby spełniać określone wymagania dotyczące znamionowej mocy wyjściowej i napięcia wyjściowego. Rozmiary paneli tworzących moduł fotowoltaiczny mogą się znacznie różnić w zależności od wymiarów elektrowni fotowoltaicznej.
Zaawansowane procesy laminowania próżniowego i spawania impulsowego gwarantują długą żywotność modułów fotowoltaicznych, które wykorzystują m.in. wysokowydajne monokrystaliczne lub polikrystaliczne ogniwa fotowoltaiczne z krzemu, hartowane szkło o wysokiej przepuszczalności oraz odporną na korozję ramę ze stopu aluminium.
Czy możesz mi powiedzieć, jakie są rodzaje ogniw słonecznych?
1. Ogniwa słoneczne z jednorodnymi złączami, ogniwa słoneczne z niejednorodnymi złączami i ogniwa słoneczne Schottky'ego to możliwe klasyfikacje oparte na strukturze.
2. Ogniwa słoneczne wykonane z różnych materiałów można podzielić na wiele typów, w tym ogniwa krzemowe, ogniwa ze związków organicznych, ogniwa z tworzyw sztucznych, ogniwa nanokrystaliczne, ogniwa ze związków nieorganicznych i ogniwa słoneczne ze związków organicznych.
3. Ogniwa słoneczne można podzielić na konwencjonalne i ekscytonowe na podstawie metody konwersji fotoelektrycznej.
Zgodnie z klasyfikacją gatunkową istnieją cztery rodzaje ogniw fotowoltaicznych: ogniwa z krzemu amorficznego, ogniwa z krzemu polikrystalicznego, ogniwa z selenku indu i miedzi, arsenku galu i krzemu monokrystalicznego.
Ogniwa słoneczne wykonane z monokrystalicznego krzemu
Najnowsze osiągnięcie w technologii ogniw fotowoltaicznych – ogniwa z krzemu monokrystalicznego – oferuje najlepsze połączenie rozmiaru, wydajności i trwałości. Średnia sprawność konwersji ogniw fotowoltaicznych z krzemu monokrystalicznego w Chinach sięga 16,5%, a maksymalna sprawność laboratoryjna przekracza 24,7%. Surowcami do produkcji tych ogniw słonecznych są zazwyczaj pręty krzemowe o czystości 99,9999% i wysokiej zawartości krzemu monokrystalicznego.
Przezroczyste krzemowe ogniwa fotowoltaiczne
Jednym z rodzajów ogniw słonecznych są ogniwa fotowoltaiczne z krzemu polikrystalicznego. Koszty produkcji zostały drastycznie obniżone dzięki zastąpieniu krzemu polikrystalicznego w procesie ciągnienia krzemu monokrystalicznego, co znacznie skróciło czas produkcji. Zmniejszony wskaźnik wykorzystania powierzchni po zbudowaniu modułu fotowoltaicznego wynika z okrągłych ogniw fotowoltaicznych zbudowanych z prętów krzemu monokrystalicznego oraz z faktu, że zarówno pręty, jak i ogniwa mają kształt cylindryczny. Stosowanie ogniw fotowoltaicznych z krzemu polikrystalicznego ma przewagę nad ogniwami z krzemu monokrystalicznego.
Ogniwa słoneczne amorficzne krzemionkowe
Nowatorskim rodzajem ogniw cienkowarstwowych wytwarzanych z krzemu amorficznego są ogniwa fotowoltaiczne z krzemu amorficznego. Półprzewodnik o amorficznej strukturze krystalicznej znany jest jako krzem amorficzny. Pozwala on na produkcję ogniw słonecznych o grubości zaledwie 1 mikrona, co jest porównywalne z monokrystalicznymi ogniwami krzemowymi o grubości 300 nm. W porównaniu z krzemem polikrystalicznym i monokrystalicznym, charakteryzuje się znacznie prostszą metodą produkcji, zużywa mniej krzemu i charakteryzuje się znacznie niższym zużyciem energii na jednostkę.
Ogniwa fotowoltaiczne wykonane z miedzi, indu i selenku
Warstwa półprzewodnikowa jest nakładana na szkło lub inne tanie podłoża w celu stworzenia ogniw słonecznych miedziowo-indowo-selenowych. Głównymi składnikami są półprzewodniki złożone z miedzi, indu i selenu. W przypadku monokrystalicznych ogniw fotowoltaicznych z krzemu wymagana jest grubość warstwy wynosząca zaledwie około 1/100 ze względu na doskonałą zdolność baterii miedziowo-indowo-selenowych do absorpcji światła.
Ogniwa słoneczne na bazie arsenku galu
Innowacyjny materiał na baterie cienkowarstwowe, amorficzne ogniwa fotowoltaiczne z krzemu, wykorzystują krzem amorficzny jako główny budulec. Półprzewodnik o amorficznej strukturze krystalicznej znany jest jako krzem amorficzny. Umożliwia on produkcję ogniw słonecznych o grubości zaledwie 1 mikrona, co jest porównywalne z monokrystalicznymi ogniwami krzemowymi o grubości 300 nm. W porównaniu z alternatywnymi rozwiązaniami wykorzystującymi krzem polikrystaliczny lub monokrystaliczny, proces produkcji ulega znacznemu zmniejszeniu, a sam proces produkcji ulega uproszczeniu.
Ogniwa polimerowe fotowoltaiczne
Komórka fotowoltaiczna polimerowa, będąca kompozytem wielowarstwowym analogicznym do jednokierunkowego urządzenia przewodzącego ze złączem PN nieorganicznym, wykorzystuje polimery redoks o zmiennym potencjale redoks.
Zalety i wady stosowania ogniw fotowoltaicznych
Korzyści:Nie istnieje ryzyko wyczerpania, jest zasadniczo niezanieczyszczające, nie jest zależne od geograficznego rozmieszczenia zasobów, można je produkować w pobliżu elektrowni, ma wysoką jakość energetyczną, jego użytkownicy są łatwo akceptowani emocjonalnie, zapewnia energię przez krótki okres czasu, a system zasilania ma dobrą historię niezawodności.
Aspekty negatywne:Oprócz wysokich kosztów budowy i małej gęstości dystrybucji energii promieniowania, na ilość gromadzonej energii wpływają również cztery pory roku, dzień/noc, zachmurzenie/słonecznie i inne zmienne klimatyczne.
