Солнечные батареи из аморфного кремния

Известно, что солнечные батареи бывают трех видов: монокристаллические, поликристаллические и гибкие (аморфные). Если первые два типа занимают основную долю рынка солнечной энергетики, то гибкие пока не так широко распространены. Однако главный элемент гнущихся модулей — аморфный кремний и совершенствование технологии производства, свидетельствуют о том, что гибкие солнечные батареи могут составить серьезную конкуренцию своим кристаллическим собратьям.

Кремний кремнию рознь

При производстве всех типов фотоэлектрических модулей, используется кремний. Он обладает высоким уровнем реактивности и выполняет функции проводника.  Не смотря на широкую распространенность кремния в недрах земли, его редко встретишь в чистом виде. Чаще всего химический элемент добывают в соединении с кислородом — кремнегезом (SIO2) и в дальнейшем очищают. От чистоты материала будет зависеть насколько эффективной будет солнечная батарея. Украина, кстати, имеет отличный опыт в данном процессе, поскольку наша страна была основным регионом выпуска высокочистого кремния на протяжении 30 лет. Так что можем не только двунаправленные счетчики производить, но и конкурентноспособные солнечные модули.

У всех трех типов модулей технология очистки разная. Именно она определяет, к какой категории будет относится будущий фотоэлемент. Невзирая на существующие различия в производстве, у монокристаллических и поликристаллических батарей все же есть общая черта. Для их изготовления очищенный кремний кристаллизуют. В случае гибких панелей, используют не кристаллическую, порошкообразную форму химического элемента - аморфный кремний, который наносят на солнечные батареи посредством напыления. 

Три поколения аморфных модулей

Пассивное применение пленочных фотоэлектрических модулей, не стало причиной для отмены процессов их модификации. Наоборот, аморфные модули стремительно совершенствуются и уже насчитывается 3 поколения батарей.

Первое поколение. К нему относится пионер технологии - однопереходная солнечная панель. У нее небольшой срок эксплуатации — не больше 10 лет и 5% уровень производительности. 

Второе поколение. Все та же однопереходная солнечная панель только с увеличенным КПД до 8%.

Третье поколение. Самые высокоэффективные тонкопленочные солнечные модули. У них срок эксплуатации больше 10 лет и уровень производительности достигает 12%.

В чем революционность

Известно, что специалисты в сфере солнечной энергетики пытаются добиться максимальной производительности СЭС при разных уровнях инсоляции. Ведь  монокристаллические и поликристаллические модули одинаково не любят переизбыток и недостаток солнечного света. В свою очередь, аморфные фотоэлектрические модули наделены рядом преимуществ, которые могут справиться с недостатками кристаллических панелей.

1. Поглощение рассеянного света. Эти панели не требуют прямого попадания солнечных лучей на их поверхность. Они генерируют энергию при повышенной облачности без потери мощностей. Из этого следует, что аморфные модули, в отличии от кристаллических, могут быть применимы в регионах, где преобладает пасмурная погода

2. Не перегреваются. Аморфные панели могут работать в условиях жаркого климата без снижения уровня КПД. Кристаллические модули при перегреве снижают генерацию.

3. Более практичны. Из-за пленочной структуры, панели легче и удобнее транспортировать, и проще устанавливать на несущих конструкциях. Более того, им не требуется сложный монтаж и можно наносить даже на фасад и окна здания.

4. Меньше брака. Технология спаивания кристаллических панелей между собой, повышает риск возникновения брака. Аморфные батареи изготавливают намного проще, поэтому у них меньше производственных дефектов.

5. Не боятся затенения. Возможность поглощения рассеянного света, позволяет батареям работать в условиях частичного или временного затенения, без потери мощностей.

Области применения

Из-за низкого КПД промышленные солнечные станции не заинтересованы в применении пленочных модулей. Однако их гибкая структура позволяет солнечной энергетике выйти за рамки традиционного существования и интегрироваться во многие сферы деятельности человека. Поскольку данные панели можно наносить не только на дома, а на любую материю. Поэтому модули могут быть применимы в следующих отраслях:

1. Одежда. Можно наносить фотомодули на одежду, сумки или зонтики.

2. Автомобилестроение. Наличие аморфной панели на крыше электрокара быстро решит проблему с его подзарядкой

3. Дизайн. Фотомодули можно стильно интегрировать в фасады и окна любого здания.

Вывод

На данный момент, во всей солнечной энергетике, аморфные солнечные модули развиваются наиболее активно. Более экономная технология очистки кремния и практичность применения батарей, стимулируют рост инвестиций в их модификацию. Перспективность использования аморфных батарей очевидна, поскольку они могут существенно расширить возможности солнечных панелей. Пока возобновляемая энергетика напрямую зависит от уровня выработки электричества, пленочные батареи не могут конкурировать с кристаллическими. Однако скорость модификации аморфных панелей, указывает а то, что это только вопрос времени.