Dzisiaj jest: 10.12.2019, imieniny: Danieli, Bohdana, Julii

Typy i generacje paneli fotowoltaiczych

Dodano: 2 lata temu Czytane: 3211 Autor:
Redakcja poleca!

Panele fotowoltaiczne służą do zamiany energii niesionej przez promieniowanie słoneczne na energię elektryczną. Obecnie na rynku dostępne są trzy generacje takich ogniw.

Typy i generacje paneli fotowoltaiczych
Chcąc wybrać odpowiedni panel do konkretnego zastosowania, warto zaznajomić się z ich cechami, wadami i zaletami.
 
  • Panele I generacji
Są to najczęściej używane w Polsce ogniwa. Zbudowane z krzemu, posiadają stosunkowo wysoką sprawność. Wyróżnia się dwa ich podrodzaje, w zależności od formowania i wykorzystania głównego pierwiastka:
- ogniwa monokrystaliczne,
- ogniwa polikrystaliczne.
 
Panel monokrystaliczny
Rys.1 Panel monokrystaliczny (źródło flickr.com, autor Stephan Ridgway)

Cechą charakterystyczną paneli monokrystalicznych jest jednolita struktura o ciemnym kolorze i lekko przycięte narożniki. Jest to spowodowane specyficznym formowaniem jednej bryły krzemowej w walec. Za pomocą lasera, blok jest cięty na pojedyncze płytki. Grubość ogniwa wynosi ok. 2 mm, a ich sprawność może dochodzić nawet do 22% w warunkach laboratoryjnych. W rzeczywistości, produkcyjnie osiąga się 18% sprawności.
Panel polikrystaliczny
Rys. 2 Panel polikrystaliczny (źródło flickr.com, autor Jimmy_Joe)

Panele polikrystaliczne można łatwo rozpoznać po prostokątnym kształcie w kolorze ciemnoniebieskim. Powstają dzięki wykrystalizowaniu się bloku krzemowego. Nie jest to więc jeden kryształ, a połączenie wielu małych - dlatego często dają efekt iskrzenia się na słońcu. Ich efektywność jest odrobinę niższa niż w przypadku monokryształów i wynosi 15-18%.
 
  • Panele II generacji
Ten rodzaj ogniw nie jest powszechnie stosowany, głównie przez o wiele niższą sprawność. Ogniwa tej grupy nazywane są też cienkowarstwowymi - ich grubość wynosi zaledwie kilka mikrometrów. Do II generacji zaliczają się:
- ogniwa z krzemu amorficznego,
- ogniwa CdTe,
- ogniwa CIGS.

Krzem amorficzny, czyli niewykrystalizowany, jest najtańszym materiałem do produkcji paneli fotowoltaicznych należących do II generacji. Proces produkcji takich ogniw polega na nanoszeniu cienkiej warstwy pierwiastka na powierzchni szkła lub stali. Jest to stosunkowo tania metoda, ale równocześnie nie daje wysokiej sprawności. Uzyskuje się maksymalnie 10%, przy złych warunkach atmosferycznych jest to tylko nawet 6%. Bardzo łatwo jest rozpoznać ogniwa amorficzne po bordowym kolorze i braku widocznych struktur kryształów.

Ogniwa CdTe powstały z tellurku kadmu - sama nazwa jest złączeniem symboli tych pierwiastków. Cały moduł fotowoltaiczny składa się najczęściej z jednego wielkiego ogniwa w kolorze czerwonym. Od ogniw krzemowych różnią się też cechami fizycznymi, takimi jak wysokość przewodzonego napięcia i natężenia. Ich sprawność jest także stosunkowo niska, zbliżona do sprawności ogniw amorficznych i wynosi ok. 10%.
 
Panele CIGS
Rys. 3 Farma fotowoltaiczna z panelami Panele CIGS (źródło: flickr.com, autor Jim Williams)

Ostatnie panele z tej grupy są połączeniem większej ilości pierwiastków: miedzi, ingu, galu i selenu. Posiadają dość dobrą sprawność, rzędu 14%. Popularnością przegrywają jednak z panelami monokrystalicznymi. Do efektywnego działania potrzebują stosunkowo dużej powierzchni. Ilość wytworzonej mocy do wielkości samego ogniwa jest o wiele mniejsza niż w przypadku I generacji paneli.
 
  • Panele III generacji
Ogniwa tej generacji mają na celu "naśladować naturę". Wykorzystują reakcje chemiczne, zbliżone do procesu fotosyntezy. Zastosowane w nich polimery zachowują się podobnie do półprzewodników. Są lekkie i elastyczne, wykorzystują bardzo duże spektrum światła słonecznego. To sprawia, że na chwilę obecną ich sprawność wynosi ok. 12%, ale trwają badania nad zwiększeniem tej efektywności. Ich produkcja też nie jest droga. Choć wygląda, że ogniwa tej generacji mają same zalety, to nie są zbytnio rozpowszechnione w użytku codziennym. Możliwe, że niedługo się to zmieni, a "naturalne" panele fotowoltaiczne podbiją rynek pozyskiwania energii ze słońca.
 
Ogniwo fotowoltaiczne DSC - dye-sensitized solar cell
Rys.4 Ogniwo fotowoltaiczne DSC - "dye-sensitized solar cell" (źródło flickr.com, autor bart)
Źródło: ES
Polecane