Ogniwo fotowoltaiczne monokrystaliczne

Ogniwa fotowoltaiczne pierwszej generacji

Są to rozwiązania opierające się na kryształach krzemu, dostępne najdłużej, najlepiej znane, w związku z tym najpowszechniej stosowane. Ich konstrukcja opiera się o złącze P-N. Są one wytwarzane jako:
- monokrystaliczne – czyli całe ogniwo jest wykonane z dużego monolitycznego kryształu krzemu. Technologia ta zapewnia doskonałą strukturę wewnętrzną kryształu i jego wysoką sprawność (do 22%) pod warunkiem, że ogniwo ma kształt prostokąta. Ponieważ jednak monolit kryształu krzemu jest okrągły i wycięcie kwadratu pociąga za sobą duże straty, niektórzy producenci nadają mu kształt wielokąta czy półokrągły, co przekłada się na obniżenie sprawności. Cechuje je wysoka cena.

Ogniwa fotowoltaiczne polikrystaliczne- polikrystaliczne – wykonane z krzemu, który wykrystalizował w małe kryształki i został pocięty. Zawsze mają kształt prostokąta, a po dokładnym przyjrzeniu się widać w nich kryształki krzemu. Ma relatywnie wysoką sprawność (do 18%), a koszty jego produkcji są niższe. Jest tańsze od monokrystalicznego; quazi monokrystaliczne – to hybryda, połączenie zalet technologii mono- i polikrystalicznej. Serce ogniwa zbudowane jest z monolitycznego kryształu krzemu, natomiast krawędzie – z polikrystalicznego. Cechuje je sprawność bardzo zbliżona do ogniwa monokrystalicznego, z kolei koszty produkcji – do polikrystalicznego.

Panel fotowoltaiczny z ogniw monokrystalicznych

Zalety ogniw krzemowych:

- szeroka dostępność,
- wielu producentów,
- bardzo duży wybór,
- przetestowana i sprawdzona technologia,
- relatywnie wysoka sprawność i efektywność,
- możliwość współpracy z dowolnym inwerterem.

Wady:

- brak odporności na jakikolwiek efekt zacienienia (też wywołany kurzem, odchodami ptasimi).

Ogniwa fotowoltaiczne drugiej generacji 

Charakteryzują się tym, że warstwa aktywna, produkująca prąd, jest sto razy cieńsza od płytki krzemowej (ok. 1-3 mikrometrów). Są tańsze od ogniw fotowoltaicznych I generacji, jednak mają zdecydowanie niższą sprawność – średnio na poziomie poniżej 10% (max 15%). Podobnie jak ogniwa fotowoltaiczne I generacji, opierają się na złączu P-N, jednak surowca innego niż krzem. Technologie produkcji ogniw fotowoltaicznych drugiej generacji wykorzystują:
Panel fotowoltaiczny z krzemu amorficznegokrzem amorficzny – jest tani w produkcji i z wysoką sprawnością absorbuje promieniowanie słoneczne, niestety pod wpływem ekspozycji na słońce w znacznym stopniu wzrasta jego konduktywność (przewodność elektryczna właściwa materiału). Aby zregenerować go, niezbędne jest umieszczenie go w ciemności i wygrzewania. Wskutek konduktywności materiał ma straty mocy wyjściowej na poziomie ok. 20% do chwili ustabilizowania
panel fotowoltaiczny CIGSCIGS – mieszanina miedzi, indu, galu, selenu - ind to pierwiastek, którego roczna produkcja na całym świecie wynosi nieco ponad 500 ton
CdTe - tellurek kadmu – tellur to pierwiastek, którego wydobycie na całym świecie nie przekracza rocznie 100 ton

Dwie powyższe technologie wykorzystują pierwiastki bardzo rzadko występujące, których zasoby i wydobycie jest niewielkie, co przekłada się na ich wysokie ceny. Ale 100-krotne zmniejszenie ich zużycia sprawia, że są bardziej atrakcyjne cenowo niż ogniwa fotowoltaiczne I generacji.

Farma fotowoltaiczna niedaleko Koszyc - Słowacja. Fot. Jacek KraskaFarma fotowoltaiczna niedaleko Koszyc - Słowacja. Fot. Jacek Kraska
- Zalety ogniw fotowoltaicznych II generacji – najlepiej spisują się tam, gdzie jest wysoka temperatura i duże nasłonecznienie. Wolniej tracą moc, gdy pogoda jest tropikalna. Cechuje je relatywnie niska cena, niższa niż ogniw I generacji, większa odporność na efekt zacienienia,

- Wady ogniw fotowoltaicznych II generacji - mała liczba producentów, ograniczony wybór, współpraca w zasadzie tylko z inwerterami transformatorowymi.

Ogniwa fotowoltaiczne III generacji

Ogniwa trzeciej generacji 

Pod tym pojęciem kryje się wiele technologii, które bazują na materiałach ogólnodostępnych i nietoksycznych i pozwalają zaoferować szybko wytworzone tanie baterie. Od dwóch poprzednich generacji odróżnia je przede wszystkim brak złącza P-N, a tym samym niemożność współpracy z klasycznymi półprzewodnikami. Ponadto są tanie i łatwe w produkcji, niestety, mają też bardzo niską sprawność i mniejszą trwałość niż pozostałe. Produkowane są metodą nadruku, są wyjątkowo cienkie, bardzo lekkie, a także giętkie i elastyczne. Całkowicie poddają się recyclingowi.