Rodzaje ogniw słonecznych: monokrystaliczne, polikrystaliczne, cienkowarstwowe

W słonecznych regionach planety, gdzie konwencjonalne zasilanie jest niemożliwe lub niepraktyczne, a instalacja turbiny wiatrowej z jakiegoś powodu nie jest odpowiednia, można zastosować panele słoneczne (baterie). Zestawy paneli fotowoltaicznych dużej mocy montuje się na dachach prywatnych domów, w ogrodach, na statkach, na latarniach. Przenośne baterie słoneczne służą do ładowania gadżetów i akumulatorów w podróży, do zasilania krótkofalówek.

Panele fotowoltaiczne są niezawodne, nie posiadają ruchomych części, nie podlegają zużyciu mechanicznemu jak turbiny wiatrowe, dlatego są bardzo trwałe i mogą niezawodnie służyć swojemu właścicielowi przez dziesięciolecia. Przyjrzyjmy się, jakie są panele słoneczne, ich główne typy.

Monokrystaliczne ogniwa słoneczne

Monokrystaliczne panele słoneczne mają tradycyjny czarny lub ciemnoniebieski odcień. Panele te są otoczone aluminiową ramą i pokryte szkłem odpornym na uderzenia.

Monokrystaliczne ogniwa słoneczne są wykonane wyłącznie z czystego krzemu.Stopiony czysty krzem powoli krzepnie w kontakcie z nasionami, tworząc w ten sposób cylindryczny odlew monokryształu krzemu o średnicy około 20 cm i długości do 2 metrów.

Powstały wlewek czystego krzemu jest cięty na płytki o grubości około 300 μm każda. Sprawność takich pierwiastków sięga 19%, ponieważ w tej multistrukturze atomy są ułożone w taki sposób, że zapewniają elektronom odpowiednio większą ruchliwość, a baterie z nich wykazują wyższą efektywność energetyczną.

Płytki wyposażone są w metalowe elektrody w postaci siatek. Zwykle poszczególne ogniwa baterii monokrystalicznych mają postać kwadratów ze ściętymi narożnikami.

Elementy te są dość wydajne, konstrukcje przemysłowe wykazują rzeczywistą wydajność w okolicach 16%, dlatego elementy tego typu są droższe w przeliczeniu na 1 wat niż elementy polikrystaliczne. Ich żywotność jest bardzo długa, może sięgać 50 lat.

Polikrystaliczne ogniwa słoneczne

Jasnoniebieskie polikrystaliczne ogniwa słoneczne są znacznie tańsze niż monokrystaliczne. Elementy do nich nie są wykonane z jednego kryształu krzemu, więc atomy krzemu są tutaj ułożone w sposób przypadkowy.

Teraz średnia wydajność panelu polikrystalicznego wynosi około 13-15%. Jednak ze względu na szeroką dostępność ten typ ogniw jest bardzo popularny wśród konsumentów, którym zależy na jak najtańszym dostępie do energii słonecznej.

Ogromną wadą elementów polikrystalicznych jest to, że wykazują one niezwykłą kruchość podczas transportu. Ich maksymalna żywotność wynosi 25 lat.Proces przemysłowej produkcji elementów polikrystalicznych z czasem ulega poprawie, więc jest nadzieja, że ​​w przyszłości dogonią one monokrystaliczne pod względem wydajności.

Cienkowarstwowe ogniwa słoneczne

Cienkowarstwowe ogniwa słoneczne tańszy w produkcji niż krzem monokrystaliczny i polikrystaliczny. Bazują one na foliach polimerowych, amorficznym krzemie, aluminium, tellurku kadmu i innych półprzewodnikach, które są już wykorzystywane w produkcji ładowarek do gadżetów, w postaci małych składanych ogniw słonecznych.

Baterie tego typu zajmują 2,5 razy większą powierzchnię niż krystaliczne przy tej samej mocy, ale mogą pracować nawet przy pochmurnej pogodzie przy rozproszonym świetle przy pochmurnej pogodzie, a baterie można umieścić nie tylko na dachu budynku, ale nawet na jego mury. Dlatego zastosowanie baterii cienkowarstwowych jest uzasadnione przy budowie relatywnie dużych elektrowni słonecznych, gdy jest wystarczająca powierzchnia do ich umieszczenia.

To właśnie panele cienkowarstwowe są dziś szczególnie popularne w systemach działających na skalę przemysłową z podłączonymi do sieci falownikami, które dostarczają energię elektryczną do sieci publicznej. Systemy te wymagają kontrolera wysokiego napięcia i specjalnego falownika, który różni się od konwencjonalnych systemów domowych, które są używane ze zwykłymi bateriami monokrystalicznymi i polikrystalicznymi.

Chociaż cienkowarstwowe ogniwa fotowoltaiczne wykonane z amorficznego krzemu mają średnią sprawność na poziomie 7%, są najtańsze pod względem kosztów produkcji ze wszystkich paneli fotowoltaicznych. Tellurek kadmu ma średnią wydajność 11% i jest nieco droższy niż akumulatory z krzemu amorficznego.Ogniwa słoneczne na bazie miedzi, indu, galu i selenu są najbardziej wydajnymi bateriami cienkowarstwowymi, ich sprawność sięga 15%.

Zobacz też:Sprawność ogniw i modułów fotowoltaicznych