Budowa modułów fotowoltaicznych cienkowarstwowych

Ogniwa cienkowarstwowe określane są mianem ogniw II generacji. Półprzewodnik jest w nich naniesiony jako cienka warstwa. Zbudowane z nich moduły fotowoltaiczne są nowocześniejszymi, przyjaźniejszymi dla środowiska urządzeniami do wytwarzania prądu elektrycznego niż moduły krzemowe I generacji. Wyróżniają się mniejszą redukcją wykorzystywanego półprzewodnika, co daje nam niższe nakłady energetyczne podczas produkcji. Wśród modułów cienkowarstwowych wyróżniamy moduły amorficzne, moduły CIGS/CIS oraz moduły CdTe, które różnią się rodzajem materiału wykorzystywanego jako przewodnik oraz parametrami użytkowymi oraz instalacyjnymi.

Budowa modułów fotowoltaicznych a-Si

Moduły z krzemu amorficznego (a-Si) wykonane są z ogniw z bezpostaciowego krzemu. Wyróżniamy w nich kolejno następujące warstwy: warstwa antyrefleksyjna, TCO (elektroda górna), CdS (złącze typu N), CdTe (złącze typu P) oraz elektroda dolna. Od modułów krzemowych I generacji różnią się już samym wyglądem – pojedyncze ogniwa nie wyróżniają się w nich tak bardzo, lecz tworzą zwartą formację o zdecydowanie ciemniejszym kolorze (od ciemnobordowego aż do czerni).

Jakie są wady i zalety modułów w krzemu amorficznego?

  • są zdecydowanie tańsze od klasycznych modułów w krzemu krystalicznego;
  • odznaczają się naprawdę niskim wskaźnik spadku mocy wraz ze wzrostem temperatury;
  • są mniej wydajne od modułów z krzemu krystalicznego;
  • słabo wykorzystują niskoenergetyczne promieniowanie podczerwone.

Niestety, wady modułów amorficznych mają większą wagę, dlatego coraz częściej zastępuje się je modułami hybrydowymi, w których każde ogniwo tworzą zarówno warstwa krzemu amorficznego, jak i warstwa krzemu mikrokrystalicznego. Dzięki takiej kombinacji zwiększa się zdolność pracy ogniw w przy słabym naświetleniu.

Moduły CIGS/CIS

W modułach CIGS półprzewodnikiem jest mieszanina miedzi, galu i selenu, w modułach CIS – mieszanina miedzi, indu i selenu. Tutaj również ogniwa tworzą zwartą formację, która przyjmuje kolor czarny.

Zalety i wady modułów CIGS/CIS:

  • dość niska cena;
  • umiarkowana sprawność (wysoka jak na ogniwa cienkowarstwowe);
  • bardzo dobre wykorzystanie niskoenergetycznego promieniowania rozproszonego.

Moduły CdTe

Ostatnie z modułów cienkowarstwowych, moduły CdTe, zawierają tellurek kadmu, który pełni w nich rolę półprzewodnika. Jak każdy inny rodzaj ogniw cienkowarstwowych, w tym przypadku też tworzą one zwartą płaszczyznę. Moduły CdTe mają szereg zalet. Nie dość, że odznaczają się zdecydowanie większą sprawnością niż moduły amorficzne, to są przy tym tanie i osiągają bardzo niski wskaźnik spadku mocy wraz ze wzrostem temperatury. Wątpliwości może budzić wykorzystywany w nich kadm, jednak badania potwierdzają, że używanie modułów nie wiąże się z żadnymi zagrożeniami dla zdrowia czy dla środowiska (istotny jest tylko właściwy sposób utylizacji modułów już wyeksploatowanych).

Dodaj komentarz