kontakt@prosumentinfo.pl

Ogniwa fotowoltaiczne można podzielić ze względu na różne kategorie. Najczęściej stosowanym jest podział ze względu na materiały wykorzystywane lub domieszkowane. Obecnie wykorzystywane materiały to [13]:

Krzem

KRYSTALICZNE

– monokrystaliczne
– polikrystaliczne
– cienkowarstwowe

AMORFICZNE

Związki półprzewodnikowe

CHALOGENKI 

– CdTe
– CIS
– Inne

ZWIĄZKI III-V

Inne

BARWNIKOWE

STRUKTURA ORGANICZNA

INNE

Ogniwa krzemowe to najczęściej stosowane ogniwa fotowoltaiczne. Do ich najważniejszych zalet należą: powszechność występowania oraz korzystna przerwa energetyczna, która jest bardzo korzysta dla konwersji fotowoltaicznej. Przerwa energetyczna czystego krzemu w temperaturze 300 K wynosi 1,12 eV i jest mniejsza od przerwy optymalnej dla konwersji energii elektrycznej [13]. Sam krzem produkowany jest z piasku (SiO2), który w temperaturze 1800 °C poddawany jest procesowi redukcji. Do najczęściej wytwarzanych ogniw należą ogniwa monokrystaliczne, które powstają w wyniku krystalizacji stopionej cieczy, zazwyczaj metodą Czochralskiego. W wyniku tej metody otrzymuje się materiał o znikomej ilości defektów. Metoda Czochralskiego, jak i metoda topienia strefowego, wytwarza bloki krzemowe, które trzeba ciąć. Jest to bardzo niekorzystny etap gdyż traci się połowę bloku. Dlatego też opracowano metodę wyciągania cienkich taśm krzemowych, których nie trzeba dodatkowo ciąć. Do typowych cech ogniw fotowoltaicznych, bazujących na tym typie materiału, można zaliczyć [14]:

  • dobrą sprawność konwersji fotowoltaicznej, w produkcji komercyjnej, która waha się w granicach 15-18%, a w laboratoriach wynieść może nawet 25%,

  • zmniejszający się koszt technologii wytwarzania ogniwa.

       Ogniwa polikrystaliczne powstają w wyniku odlewu krzemu w formie prostopadłościanu. W wyniku obróbki termicznej odlane bloki krystalizują się do ziaren o średnicy od kilku milimetrów do kilku centymetrów. Sama granica ziaren stanowi realny defekt procesu, który wpływa na pogorszenie sprawności ogniwa. Do typowych cech ogniw fotowoltaicznych bazujących na tejże technologii można zaliczyć [15]:

  • gorszą jakość stosowanego materiału w stosunku do tego, jaki stosuje się w ogniwach monokrystalicznych,

  • sprawność konwersji fotowoltaicznej w produkcji komercyjnej wahającą się w granicach 13-16%, zaś w laboratoriach około 20%,

  • niższe koszty wytwarzania i zastosowanie efektywniejszych technologii produkcji.

       Kolejnym typem ogniw są ogniwa cienkowarstwowe. Do najpopularniejszych ogniw produkowanych w technologii cienkowarstwowej należą:

  • ogniwa amorficzne (a-Si) pozyskiwane z krzemu amorficznego, który ma korzystniejsze właściwości absorpcyjne od krzemu krystalicznego – wystarczy warstwa grubości 100µm do wykonania ogniwa oraz brak strat materiałowych, spowodowanych przycinaniem, co w dużym stopniu obniża koszty produkcji,

  • ogniwa z arsenku galu (GaAs), telurku kadmu (CdTe), halogenków (np. na strukturze CIS), znajdujące zastosowanie w technice satelitarnej i bardzo rzadko w komercyjnych przedsięwzięciach z racji dużych kosztów.

       Kolejnym podziałem ogniw fotowoltaicznych jest kryterium technologii produkcji. Dzieli ono ogniwa fotowoltaiczne na trzy grupy: I, II i III generacji. Technologia produkcji ogniw I generacji oparta jest głównie o krystaliczny krzem. Powiązane jest to z powszechnym występowaniem tego materiału w przyrodzie i jego właściwościami. Koszt produkcji oraz uzyskiwana komercyjna sprawność konwersji ogniw wyprodukowanych w technologii I generacji jest najniższa. II generacja oparta jest na produkcji ogniw cienkowarstwowych, dzięki czemu następuje redukcja kosztów produkcji jednakże przy słabej sprawności konwersji. Ogniwa III generacji cechują się wykorzystaniem wielu materiałów. Materiały te ułożone są w formie stosów, w taki sposób, że poszczególne warstwy ogniwa absorbują tylko część energii promieniowania słonecznego, zamieniając ją na energię elektryczną z maksymalną sprawnością. Pozostała część energii promieniowania słonecznego jest przepuszczana do niżej leżącego złącza p-n.

Close Menu