Amorficzne panele fotowoltaiczne

Panele fotowoltaiczne – czym są i jak działają?

Panele fotowoltaiczne, wbrew potocznemu nazewnictwu, to nie pojedyncza jednostka, a zespolone i połączone ze sobą w szereg moduły fotowoltaiczne. Moduły zaś to zbiór połączonych ogniw w formie obramowanej zazwyczaj płyty. Padający na powierzchnię ogniwa foton uwalnia elektron, który dzięki złączu p-n przedostaje się do powierzchni n, skąd wydostaje się poza ogniwo. To tak zwany efekt fotowoltaiczny, którego następstwem jest wytworzenie energii elektrycznej.

Rodzaje ogniw fotowoltaicznych

Najpopularniejszym rodzajem ogniw są te na bazie krzemu. Jednak istnieje kilka ich rodzajów, różniących się między sobą rodzajem tego materiału oraz sposobem wytworzenia. Wśród ogniw krzemowych można wymienić:

• Ogniwa monokrystaliczne – do ich produkcji stosuje się pojedyncze kryształy krzemu tego samego typu, dzięki czemu mają jednolity kolor. Typowa dla modułów monokrystalicznych jest ich czarna bądź ciemnogranatowa barwa. Użyty materiał półprzewodnikowy najwyżej jakości, jakim jest pojedynczy krzem, przekłada się na efektywność wytwarzania energii. Cechuje je najwyższa wydajność rzędu 17% – 20%. Ogniwa monokrystaliczne mają dłuższą żywotność oraz wolniej tracą na wydajności.
• Ogniwa polikrystaliczne – stworzone z niejednolitych kryształów krzemu polikrystalicznego, dzięki czemu lepiej radzą sobie w warunkach rozproszonego światła oraz słabszego nasłonecznienia. Moduł polikrystaliczny cechuje się intensywną niebieską barwą; są dostępne w niższych cenach w porównaniu do monokrystalicznych.
• Ogniwa amorficzne – zwane cienkowarstwowymi. Moduły amorficzne są nowoczesnym rozwiązaniem, ponieważ w odróżnieniu od mono- i polikrystalicznych, cały moduł jest pojedynczym ogniwem fotowoltaicznym. Dzięki zastosowaniu technologii absorpcji promieni słonecznych zmniejsza się negatywnie wpływające odblaski, co przenosi się na wysoką moc modułów. Wadą konstrukcji amorficznych jest wciąż stosunkowo wysoka cena.

Amorficzne panele fotowoltaiczne – zalety

Atomy krzemu amorficznego nie są uporządkowane w krystaliczną strukturę. W związku z tym w procesie wytwarzania ogniw krzem jest poddawany procesowi dyfuzji z wodorem, a następnie napylany na szklane lub powstałe z tworzywa sztucznego podłoże.

Panele amorficzne potrafią pochłaniać światło słoneczne nawet na 40-krotnie wyższym poziomie niż panele polikrystaliczne. Jednocześnie znacznie lepiej niż pozostałe rodzaje znoszą wysokie temperatury pracy.

To najtańsze z obecnie dostępnych modułów. Na niski koszt produkcji takich modułów wpływa niewielkie zużycie krzemu, niski koszt podłoża oraz niska temperatura procesu technologicznego, czyli tym samym oszczędność energii.

Zaletą modułów amorficznych może być również ich wygląd – są lekkie, elastyczne i o wysokiej estetyce. Co więcej, moduły te występują w różnych kolorach.

Amorficzne panele fotowoltaiczne – wady

Główną wadą paneli amorficznych jest wzrost konduktywności, czyli przewodnictwa krzemu z upływem czasu. Może to spowodować spadek efektywności ogniw aż do 40% wartości początkowej.

Kolejną z wad jest niska sprawność, która nie przekracza 10% oraz szybsza utrata wydajności w porównaniu z pozostałymi modułami. Również niekompatybilność z niektórymi typami falowników, niższa wytrzymałość mechaniczna i żywotność oscylująca w okolicach 10 lat.

Warto podkreślić, że amorficzne panele fotowoltaiczne stanowią obiecujący kierunek w dziedzinie odnawialnych źródeł energii. Ich elastyczność, efektywność i potencjał do różnorodnych zastosowań sprawiają, że stanowią ważny wkład w walkę z problemem zmian klimatycznych i przekształcają sposób, w jaki pozyskujemy energię. W miarę, jak technologia ta będzie się rozwijać, możemy oczekiwać coraz większego udziału amorficznych paneli fotowoltaicznych w naszym codziennym życiu.