Nowoczesne technologie w panelach fotowoltaicznych – słoneczna przyszłość energii odnawialnej
Przewiń do artykułu
Menu

Niewyczerpana energia, którą można uzyskać ze Słońca sprawia, iż w laboratoriach naukowców i inżynierskich pracowniach nie ustają prace nad ulepszeniem paneli fotowoltaicznych, które wydają się być najszybciej rozwijającą się technologią w sektorze OZE. Wiele z efektów tych prac jest już wdrażanych do produkcji, albo wkrótce tak się stanie. Jaka droga rozwoju otwiera się przed panelami PV?

Żywotność paneli fotowoltaicznych wynosi minimum 25 lat. Czy można przedłużyć czas ich pracy? A co z wydajnością tej solarnej technologii? Czy pokonamy dotychczasowe bariery? Wreszcie – w jaki sposób można wpisać panele fotowoltaiczne w ogólną estetykę budynku,
z czym nieraz mają kłopot architekci i co bardziej wymagający właściciele domów jednorodzinnych?


Kształt, minimalizacja, rozszczepienie

Sposobem na podniesienie sprawności ogniw fotowoltaicznych mogłaby być technologia ich konstrukcji przy pomocy mikrozwierciadeł zbierających światło słoneczne o powierzchni ok. 1 mm2. Tego typu mikropanele miałyby składać się z kilku warstw materiałów, a każdy
z nich odpowiadałby za przechwytywanie fal światła określonej długości. Finalnie sprawność takiego panelu wynosiłaby 44,5 proc.! Problemem, jaki mają teraz do rozwiązania naukowcy, jest obniżenie kosztu produkcji urządzenia, ażeby wdrożyć je do masowej produkcji. Dziś ta technologia jest zbyt droga, ale pokonanie i tego kłopotu jest zapewne tylko kwestią czasu.

A może zmiana kształtu ogniw? Zjawisko zwane efektem fleksofotowoltaicznym polega na tym, że deformując kryształy półprzewodnika można tworzyć z nich ogniwa fotowoltaiczne. Okazuje się, że deformowanie to wpływa na wzrost wydajności zjawiska fotowoltaicznego. Badacze wykorzystali w tym celu coś na kształt kolców krzemowych, a także tytanek strontu, tlenek tytanu, zmieniając ich kształt. Tak zmienione materiały można, jak się okazuje, także zastosować do budowy ogniw PV.

Wzrost wydajności tych urządzeń można również osiągnąć wykorzystując tzw. rozszczepienie singletowe, czyli specjalny proces chemiczny pozwalający osiągnąć wydajność konwersji energii na poziomie 50 proc. Zjawisko to znane jest, co prawda, od 50 lat, ale od dekady naukowcy głowią się nad tym, jak je zastosować w panelach, żeby podnieść ich sprawność. Jeśli znajdą rozwiązanie, możemy mieć rewolucyjny przełom w produkcji tych urządzeń.


Hybrydy z perowskitami

Panele krzemowo-perowskitowe, które powstały w szwajcarskich laboratoriach, mogą być odpowiedzią na zapotrzebowanie rynku na panele o wyższej wydajności ogniw. Przypomnijmy - średnia wydajność dotychczas produkowanych paneli, opartych o technologię krzemową, wynosi 20-22 proc. Są to najbardziej rozpowszechnione ogniwa, które stanowią aż 90 proc. rynku.

Szwajcarzy zaproponowali hybrydę – ogniwa perowskitowe nałożone na ogniwa krzemowe. Co więcej, proces ten można wykorzystać podczas standardowej produkcji ogniw krzemowych i jest on opłacalny ekonomicznie, a więc zdatny do wdrożenia na skalę masową w przemyśle fotowoltaicznym.

Wydajność takich hybrydowych ogniw wynosi 25,2 proc., co nie jest może wynikiem rekordowym, ale widocznie lepszym, niż dotychczasowy uzyskiwany przy panelach krzemowych. Naukowcy twierdzą, że wkrótce ta mieszana technologia ogniw osiągnie sprawność na poziomie 30 proc., co w połączeniu z niskim kosztem wytworzenia może już wkrótce okazać się strzałem w produkcyjną dziesiątkę.


Technologia Smart WireTM

To odpowiedź naukowców na ryzyko uszkodzenia krzemowych elementów ogniw PV, które mogą pękać już podczas produkcji. Technologia ma również podnieść wydajność paneli
i wydłużyć okres ich technologicznego życia.

Technologia SmartWire TM to matryca fotoelektryczna współpracująca ze wszystkimi typami ogniw standardowych i hybrydowych. Jej wykorzystanie sprawia, że wydajność modułu jest w 100 proc. wprost proporcjonalna do sumarycznej wydajności pojedynczych ogniw. Wynika to z wysokiej odporności na mikrouszkodzenia, niższej rezystancji elektrycznej
i wyższej absorpcji światła przez matrycę, co niweluje inne straty związane z konwersją ogniw w moduł.

Dodatkowo gęstość siatki połączeń odpowiadającej za transport elektronów w ogniwie jest 12-krotnie wyższa niż w przypadku stosowania technologii tradycyjnych, tzw. busbar.
W konsekwencji zwiększa się sprawność i żywotność paneli.

Kolejnymi profitami są z opisywanej technologii jest obniżenie kosztów produkcji urządzeń.
Do tego procesu wykorzystywane jest aż o 80 proc. srebra mniej, zmniejsza się grubość ogniw
i siatki wewnętrznych w nich połączeń, a sama produkcja wymaga niższej temperatury, a więc spada zużycie energii elektrycznej.


Coś dla estetów

Niektórzy architekci i właściciele domów jednorodzinnych narzekają na efekt estetyczny paneli fotowoltaicznych, które rzucają się w oczy i odróżniają od bryły pięknego konstrukcyjnie budynku. Są osoby, którym trudno się z tym pogodzić, nawet za cenę znacząco niższych rachunków za prąd. Okazuje się jednak, że wystarczy poszukać, a na rynku znajdą się rozwiązania i na ten problem.

Jeden z niemieckich producentów ogniw PV oferuje moduły fotowoltaiczne, które można zintegrować z dachem na wczesnym etapie budowy. Pozwala to zaoszczędzić na koszcie dachówek i montażu, a panele wyglądają jak nieodłączne elementy dachu. System jest zresztą instalowany w podobny sposób, jak standardowe dachówki.

Z myślą o integracji z dachami werand, ogrodów zimowych czy zadaszeniami miejsc parkingowych, ale także jako elementy dachów w standardowych budynkach, powstały panele fotowoltaiczne typu szyba-szyba, czyli bez ramy. Ich przeźroczystość sięga 33 proc.
i konstruktor może je znakomicie wpisać w założoną estetykę budynku.

Ewa Grochowska


Źródła:

Grafika:

 
Planergia poleca:
Autor artykułu:
Planergia

Planergia to zespół doświadczonych konsultantów i analityków posiadających duże doświadczenie w pozyskiwaniu finansowania ze środków pomocowych UE oraz opracowywaniu dokumentów strategicznych. Kilkaset projektów o wartości ponad 1,5 mld zł to nasza wizytówka.

Planergia to także dopracowane eko-kampanie, akcje edukacyjne i informacyjne, które planujemy, organizujemy, realizujemy i skutecznie promujemy.

info@planergia.pl