Ποιοι είναι οι τρεις κύριοι τύποι υλικών που χρησιμοποιούνται για Φ/Β μονάδες;

Τα φωτοβολταϊκά κύτταρα, μερικές φορές γνωστά ως φωτοβολταϊκά κύτταρα, μπορούν να παραχθούν χρησιμοποιώντας έναν μεγάλο αριθμό διαδικασιών παραγωγής και μπορούν να κατασκευαστούν από ένα ευρύ φάσμα υλικών.

Παρά τη διάκριση αυτή, Μονάδα CHINT PV επιτυγχάνει τον ίδιο στόχο, που είναι να συλλέγει ενέργεια από τον ήλιο και να τη μετατρέπει σε χρησιμοποιήσιμη ενέργεια.

Το πυρίτιο, το οποίο διαθέτει ημιαγωγικές ιδιότητες, είναι μακράν το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο υλικό που χρησιμοποιείται στην κατασκευή ηλιακών συλλεκτών. Η κατασκευή ενός ηλιακού πάνελ απαιτεί τη χρήση πολλών από αυτές τις ηλιακές κυψέλες, καθώς και μια φωτοβολταϊκή συστοιχία που αποτελείται από πολλά ηλιακά πάνελ.

Ποιοι είναι οι τρεις κύριοι τύποι υλικών που χρησιμοποιούνται για Φ/Β μονάδες;

Το μονοκρυσταλλικό πυρίτιο, το κρυσταλλικό πυρίτιο και το λεπτό φιλμ είναι οι τρεις τύποι τεχνολογίας φωτοβολταϊκών κυττάρων που κατέχουν το μεγαλύτερο μέρος του μεριδίου αγοράς σε όλο τον κόσμο.

Φωτοβολταϊκές τεχνολογίες υψηλότερης απόδοσης, όπως το αρσενίδιο του γαλλίου και οι κυψέλες πολλαπλών συνδέσεων, είναι πολύ λιγότερο κοινές λόγω της αυξανόμενης τιμής ανάπτυξης και κατασκευής τους. Ωστόσο, αυτές οι τεχνολογίες είναι τέλειες για χρήση σε συμπυκνωμένα φωτοβολταϊκά (PV) συστήματα και σε διαστημικές εφαρμογές.

Κυψέλες περοβσκίτη, φωτοβολταϊκά, ηλιακά κύτταρα ευαισθητοποιημένα με βαφές και κβαντικές κουκκίδες είναι μερικές από τις άλλες πολλά υποσχόμενες τεχνολογίες στον τομέα των φωτοβολταϊκών στοιχείων.

Εδώ είναι οι τρεις κύριοι τύποι υλικών που χρησιμοποιούνται για φωτοβολταϊκές μονάδες.

  • Μονοκρυσταλλικό κύτταρο πυριτίου

Το μονοκρυσταλλικό πυρίτιο, η πιο καθαρή μορφή πυριτίου, χρησιμοποιήθηκε για την παραγωγή των πρώτων ηλιακών κυψελών που διατέθηκαν για αγορά σε εμπορική κλίμακα.

Για την κατασκευή τους, ένας κρύσταλλος σπόρων εξάγεται από μια δεξαμενή λιωμένου πυριτίου, που έχει ως αποτέλεσμα το σχηματισμό ενός κυλινδρικού τεμαχίου με δομή κρυσταλλικού πλέγματος που είναι συνεχής σε όλη του την έκταση.

Μετά από αυτό, αυτός ο κρύσταλλος πριονίζεται χειροκίνητα σε λεπτές γκοφρέτες, στη συνέχεια γυαλίζεται και ντοπάρεται προκειμένου να δημιουργηθεί η απαραίτητη σύνδεση pn.

Αφού ένα αντιανακλαστικό στρώμα και οι εμπρός και πίσω μεταλλικές επαφές έχουν προσαρτηθεί στην κυψέλη, τελικά συνδέεται και δεσμεύεται μαζί με μεγάλο αριθμό άλλων κυψελών για να σχηματίσει ένα πλήρες ηλιακό πάνελ.

Η παραγωγή κυψελών μονοκρυσταλλικού πυριτίου είναι εντατική και χρονοβόρα, με υψηλότερη τιμή από τα αντίστοιχα πολυκρυσταλλικά και λεπτής μεμβράνης. Παρά το υψηλό επίπεδο αποτελεσματικότητάς τους, οι κυψέλες μονοκρυσταλλικού πυριτίου είναι πιο δαπανηρές.

  • Πολυκρυσταλλικό στοιχείο πυριτίου

Τα πολυκρυσταλλικά κύτταρα, επίσης γνωστά ως πολυκρυσταλλικά κύτταρα, δεν έχουν μια ενιαία καθολική κρυσταλλική δομή αλλά μάλλον περιλαμβάνουν αρκετούς κρυσταλλικούς κόκκους διαφορετικού μεγέθους.

Παράγονται με απλή χύτευση ενός πλινθώματος σε σχήμα κύβου χρησιμοποιώντας λιωμένο πυρίτιο, το οποίο ακολουθείται από πριόνισμα και συσκευασία με τρόπο ανάλογο με αυτόν των μονοκρυσταλλικών κυψελών.

Μια άλλη διαδικασία, που ονομάζεται ανάπτυξη με τροφοδοσία με φιλμ που ορίζεται στην άκρη (EFG), περιλαμβάνει τη λήψη ενός όγκου λιωμένου πυριτίου και τη χρήση του για να τραβήξετε λεπτές ταινίες πολυκρυσταλλικού πυριτίου σε ένα υπόστρωμα.

Τα φωτοβολταϊκά κύτταρα πολυκρυσταλλικού πυριτίου, μια επιλογή που είναι πιο προσιτή αλλά λιγότερο αποδοτική, κυριαρχούν στην παγκόσμια αγορά και αντιπροσωπεύουν περίπου το 70 τοις εκατό της παγκόσμιας παραγωγής φωτοβολταϊκών το 2015.

Τα κρυσταλλικά φωτοβολταϊκά στοιχεία κατέχουν σήμερα το μεγαλύτερο μερίδιο αγοράς. Ωστόσο, τα κύτταρα μπορούν να παραχθούν από λεπτές μεμβράνες, γεγονός που τα καθιστά πολύ πιο εύκαμπτα και μακράς διαρκείας.

Το άμορφο πυρίτιο, συχνά γνωστό ως a-Si, είναι μια μορφή φωτοβολταϊκού στοιχείου λεπτής μεμβράνης που μπορεί να δημιουργηθεί με την εναπόθεση πολύ λεπτών στρωμάτων πυριτίου πάνω από ένα γυάλινο υπόστρωμα.

Το τελικό προϊόν είναι ένα κύτταρο που είναι εξαιρετικά λεπτό και εύκαμπτο και χρησιμοποιεί λιγότερο από το ένα τοις εκατό του πυριτίου που απαιτείται για το κρυσταλλικό κύτταρο.

Ως αποτέλεσμα αυτής της μείωσης στην ποσότητα της απαιτούμενης πρώτης ύλης και της χρήσης μιας τεχνικής κατασκευής που απαιτεί σημαντικά λιγότερη ενέργεια, μπορούν να παραχθούν άμορφα κύτταρα πυριτίου με πολύ χαμηλότερο κόστος.

Ωστόσο, επειδή τα ατομικά τροχιακά είναι πολύ λιγότερο οργανωμένα από ό,τι όταν βρίσκονται στην κρυσταλλική τους μορφή, η απόδοσή τους μειώνεται δραστικά. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα το σχηματισμό «κρεματικών δεσμών», οι οποίοι περιέχουν συστατικά που τους καθιστούν ηλεκτρικά ανενεργούς.

Αυτές οι κυψέλες παρουσιάζουν επίσης μείωση της απόδοσης κατά είκοσι τοις εκατό μέσα στα πρώτα χρόνια λειτουργίας πριν φτάσουν σε σταθερή κατάσταση, και ως αποτέλεσμα, πωλούνται με ονομαστικές τιμές τάσης που βασίζονται στην έξοδό τους μετά την υποβάθμισή τους.

Διαβάστε επίσης: Πώς να βελτιώσετε τις λειτουργίες σας με την τεχνολογία

συμπέρασμα

Το δισελενίδιο του γαλλίου του ινδίου του χαλκού, γνωστό και ως CIGS, και το τελλουρίδιο του καδμίου είναι δύο άλλες μορφές κυττάρων λεπτής μεμβράνης (CdTe).

Τέτοιες τεχνολογίες κυψελών προσφέρουν υψηλότερη απόδοση από το άμορφο πυρίτιο, αλλά περιέχουν σπάνια και επικίνδυνα μέταλλα όπως το κάδμιο, τα οποία απαιτούν πρόσθετη προσοχή σε όλη τη διαδικασία κατασκευής και όταν τελικά ανακυκλωθούν.