Dodaj do porównania

Fotowoltaika – czym jest i przykłady rozwiązań

Fotowoltaika, czyli technologia wspierająca pozyskiwanie energii słonecznej i jej konwersję w elektryczną, to obok energii wiatrowej najszybciej rozwijająca się dziedzina energetyki. Atrakcyjność wykorzystania fotowoltaiki podnosi fakt, że od kilku lat koszty z nią związane nieustannie maleją. Jako źródło odnawialne, światło słoneczne jest ogólnodostępne, bezpłatne i łatwe do pozyskania.

W 2016 roku światowa moc produkcyjna ogniw słonecznych wynosiła między 78 a 82 GW, rok później było to już między 80 a 85 GW. Dla porównania, jeszcze w 1990 roku wynosiła zaledwie 46 MW w skali światowej. Wartości te rosną z roku na rok dzięki coraz bardziej wydajnym i nowoczesnym rozwiązaniom technologicznym.

Rodzaje paneli fotowoltaicznych

Aktualnie istnieje kilka, mniej lub bardziej powszechnych w użyciu fotowoltaicznych technologii konwersji światła słonecznego na energię elektryczną.

Moduły krzemowe

Jest to technologia najczęściej używana przy produkcji energii słonecznej, stanowi niemal 90% rynku. Krzemu używa się do konstrukcji dwóch najbardziej popularnych rodzajów paneli fotowoltaicznych – mono- i polikrystalicznych. Różnią się one wyglądem, wydajnością i procesem produkcji. Panele monokrystaliczne są ciemniejsze, bardziej efektywne w działaniu i nieco bardziej skomplikowane w konstrukcji (zbudowane są z monolitycznego kryształu krzemu, którego zarodek wcześniej obrabia się pod ścisłą kontrolą). W celu uniknięcia strat materiału o kolistym kształcie, wycina się z niego ośmiokąty, co nadaje panelom charakterystyczny wygląd. Panele polikrystaliczne z kolei, są jasnoniebieskie i wykonane ze sprasowanego bloku wykrystalizowanego krzemu, a pojedyncze płytki mają kształt kwadratu. Potrzebują one większej powierzchni do wygenerowania takiej samej mocy, ale lepiej radzą sobie w pochmurne dni niż panele monokrystaliczne. Ze względu na stosunkowo niewielką różnicę w wydajności, a znaczącą różnicę w kosztach produkcji, wiarygodność oraz niezawodność, rynek zdominowany jest przez ogniwa polikrystaliczne.

Ogniwa cienkowarstwowe

Zaliczamy do nich 3 rodzaje ogniw, skonstruowane z różnych budulców: z krzemu amorficznego (niewykrystalizowanego), CdTe (głównie z tellurku kadmu) oraz CIS i CIGS (z różnych pierwiastków chemicznych, tj. miedzi, indu, galu i selenu). Charakteryzują się one przede wszystkim najniższą ceną spośród wszystkich rodzajów paneli, ale do sprawnego funkcjonowania wymagają stosunkowo drogiej instalacji. Mają niższą wydajność niż tradycyjne panele krzemowe, ale są mniej podatne na wysokie temperatury, przez co w lecie zmiany w efektywności ich pracy nie są mocno odczuwalne. Mimo wszystko jest to rozwiązanie mało popularne, ogniwa cienkowarstwowe stanowią bowiem zaledwie 14% rynku fotowoltaicznego.

Ogniwa perowskitowe

Perowskity to naturalnie występujące minerały, w dużym stopniu pochłaniające światło słoneczne. Ogniwa z nich zbudowane są niewielkich rozmiarów i wagi, nadają się do pokrycia nawet nierównych powierzchni. Charakteryzują się wysoką wydajnością, działają przy niewielkim dostępie światła słonecznego, a nawet pod powierzchnią wody. Ciekawy jest także sam proces produkcji takich “paneli” – są one umieszczane na bardzo cienkich tworzywach nośnikowych za pośrednictwem druku atramentowego. Takimi ogniwami można dzisiaj pokryć folię, tkaniny czy nawet papier. Za rozwój i rozpowszechnienie tej obiecującej technologii odpowiada w dużej mierze polska badaczka, Olga Malinkiewicz, współzałożycielka firmy Saule Technologies. Firma ta, w kooperacji z międzynarodowym przedsiębiorstwem budowlanym Skanska, na początku bieżącego roku rozpoczęła plany wdrożenia nowego projektu, którego celem będzie pokrywanie fasad biurowców i ekranów akustycznych ogniwami fotowoltaicznymi z perowskitów. Budynki z taką technologią mają szansę stać się samowystarczalne energetycznie.

panele perowskitowe

Ogniwa organiczne

Do ich budowy wykorzystuje się, zamiast standardowych związków krzemowych, substancje organiczne zawierające atomy węgla. W tej technologii wykorzystywane są polimery oraz małe organiczne molekuły absorbujące promieniowanie słoneczne oraz zdolne do przewodzenia energii elektrycznej. Większość tego typu rozwiązań do niedawna odznaczała się niską efektywnością i żywotnością, jednak nowe odkrycia są coraz bardziej obiecujące. Szacuje się, że nowoczesne ogniwa organiczne mają podobną wydajność, a potencjalnie niższą cenę niż bardziej popularne rozwiązania. Ogniwa organiczne są elastyczne, mogą dopasowywać się do każdej powierzchni i przyjmować różny kolor – odważnym pomysłem z ich wykorzystaniem są ubrania solarne, które mogłyby generować energię elektryczną.

To tylko kilka, najbardziej obiecujących lub najpowszechniej używanych technologii. Fotowoltaika jest dziedziną stale rozwijającą się, nieustannie powstają więc nowe koncepcje (niezależnie, czy uda się je wdrożyć na szeroką skalę czy też nie). Takie rozwiązania, jak np. CPV, czyli technologia wykorzystująca soczewki i lustra do koncentracji promieni słonecznych w absorberze, chociaż mają ogromny potencjał, ciągle nie zyskują na popularności. Konkurencja na rynku energetyki solarnej jest ogromna, nadal jednak wiele pozostaje w tej dziedzinie do odkrycia, usprawnienia i rozpowszechnienia.

Źródła:
Gangopadhayay U., Jana S., Das S., 2013: State of Art of Solar Photovoltaic Technology. Journal of Energy, 9
Jager-Waldau A., 2017: Snapshot of Photovoltaics – March 2017. Sustainability, 9, 5
http://globenergia.pl/ogniwa-organiczne-oplacalne-cenowo-czy-to-koniec-paneli-krzemowych/
http://www.solartime.pl/porady-eksperta/item/552-czym-sie-roznia-panele-polikrystaliczne-od-paneli-monokrystalicznych
http://globenergia.pl/organiczne-ogniwa-sloneczne/
http://easysolar.pl/panele-fotowoltaiczne-polikrystaliczne-monokrystaliczne-czy-cienkowarstwowe
http://sauletech.com/technology/ (treść i fotografia)
https://www.skanska.pl/o-skanska/media/informacje-prasowe/215371/Skanska-i-Saule-Technologies-wprowadzaja-nowe-zrodlo-energii-do-budynkow-oparte-o-ogniwa-perowskitowe
https://www.odnawialne-firmy.pl/wiadomosci/pokaz/71,ogniwa-fotowoltaiczne-z-perowskitow

We will be happy to hear your thoughts

Dodaj Odpowiedź

Logo
Login/Register access is temporary disabled
Compare items
  • Total (0)
Compare
0