Partner portalu:
REKLAMA
×

Szukaj w serwisie

Fotowoltaiczna rewolucja na rynku

  • Autor: Ryneklazienek.pl/RZ
  • 26 sty 2016 11:16
 Fotowoltaiczna rewolucja na rynku
Kolejny rekord sprawności (25,1%) „polimerowych” ogniw fotowoltaicznych wyznaczyli naukowcy z Instytutu Fraunhofer. Fot. Fraunhofer
 Fotowoltaiczna rewolucja na rynku

Ogniwa fotowoltaiczne przetwarzają energię słoneczną w energię elektryczną. Ta technologia pozyskiwania energii mimo, że już jest rozwijana od ponad 60 lat to boryka się ona z problemem efektywnej zamiany (konwersji) energii słonecznej w elektryczną. Ta niska sprawność, czy też konwersja prowadzi do zbytniego wydzielania się ciepła i uszkodzenia ogniw. Jednak w 2015 roku sytuacja uległa diametralnej zmianie.

REKLAMA

Dla większości z nas energia słoneczna kojarzy się z ogniwami krzemowymi, które nadal zasilają przenośne kalkulatory, czy zegarki. Jednak krzem jako budulec ogniw fotowoltaicznych (PV) jest wypierany przez nowe technologie umożliwiające zbudowanie ogniw z bardzo cienkiej warstwy przewodnika.

Nowa generacja?

Coraz częściej pojawiają się ogniwa całkowicie pozbawione klasycznych półprzewodników wykonanych z krzemu, selenu czy kadmu. W celu uporządkowania dostępnych rozwiązań na rynku podzielono ogniwa słoneczne na generacje. Najbardziej zaawansowane prace prowadzone były nad ogniwami DSSC (barwnikowymi) organicznymi. Ich działanie oparte jest na zasadzie sztucznej fotosyntezy.

Osiągają one sprawność (czyli efektywną zamianę energii słonecznej na elektryczną) sięgającą nawet do 14%. Kolejną innowacją są organiczne ogniwa fotowoltaiczne (OPV), zbudowane ze związków organicznych i zawierają w swoim składzie atomy węgla. Ogniwa organiczne zbudowane są z polimerów i małych organicznych molekuł, zdolnych do absorpcji promieniowania słonecznego oraz przewodzenia energii elektrycznej.

Kolektory z odpowiednim parametrem?

Jednym z parametrów określających wydajność pracy kolektora słonecznego jest sprawność ogniwa bądź modułu fotowoltaicznego. Parametr ten procentowo określa ile energii słonecznej dany moduł lub ogniwo jest w stanie wykorzystać do produkcji prądu.

Na jego wielkość ma wpływ moc szczytowa ogniwa lub modułu słonecznego oraz natężenie promieniowania słonecznego, jak i temperatura otoczenia.

Przykładowo, moduły krzemowe mimo że zaliczane są do I generacji, wyróżniają się wysoką sprawnością (wydajnością konwersji), sięgającą 17–22%. A im większa sprawność podawana przez producentów, tym teoretycznie więcej dany moduł jest w stanie wytworzyć energii elektrycznej.

Pojęcie sprawności ogniwa lub modułu wydaje się więc być całkiem obiektywnym pojęciem opisującym wydajność konwersji energii słonecznej w elektryczną, szczególnie kiedy porównujemy różne produkty. Nic bardziej mylnego. 

Rewolucyjne rozwiązanie

W tym segmencie sytuacja ulega zmianie z miesiąca na miesiąc. Jeszcze kilka miesięcy temu (na początku 2015 roku) ogniwa „polimerowe” charakteryzowały się niską sprawnością i stabilnością pracy oraz żywotnością. Jednak jak pisaliśmy na łamach Fachowego Wykonawcy to najprawdopodobniej one zdominują w przyszłości rynek paneli fotowoltaicznych. I tak się właśnie dzieje.

Naukowcom z instytutu Fraunhofer (ISE) udało się 15 września 2015 roku stworzyć silikonowe ogniwa „polimerowe” o sprawności (konwersji) wynoszącej 25,1%. Jest to nowy rekord świata i niewątpliwie przełom na rynku ogniw fotowoltaicznych. Nowe ogniwa zostały produkowane w autorskiej technologii TOPCon, stworzonej przez pracowników Instytutu Fraunhofer (ISE). 

Jak działa ogniwo fotowoltaiczne?

Fot. Viessmann
Fot. Viessmann

Krzemowe ogniowo solarne składa się z dwóch warstw krzemu (przewodników niesamoistnych P-N), różnie domieszkowanych. Strona napromieniowana domieszkowana jest ujemnie fosforem, to znaczy celowo zanieczyszczona nadmiarem elektronów, a warstwa dolna domieszkowana jest dodatnio borem (niedobór elektronów). W warstwie granicznej powstaje pole elektryczne o biegunowości przeciwnej do domieszkowania, powodujące rozdzielenie uwolnionych przez światło słoneczne ładunków elektrycznych. W ten sposób pod wpływem światła nasila się nadmiar względnie niedobór elektronów. Bezpośrednio na stykach warstw przejściowych gromadzą się dodatnie lub ujemne nośniki ładunków elektrycznych. Tak powstaje napięcie stałe, między przednią i tylną częścią ogniwa. Ten efekt fotoelektryczny odbywa się bez reakcji mechanicznej, ani chemicznej – tym samym komponenty systemu nie zużywają się i nie wymagają konserwacji.


REKLAMA


Rekomendowane dla Ciebie


REKLAMA

Newsletter

Najciekawsze artykuły z naszego serwisu codziennie w Twojej skrzynce
REKLAMA