Сонячні батареї з аморфного кремнію

Відомо, що сонячні батареї бувають трьох видів: монокристалічні, полікристалічні та гнучкі (аморфні). Якщо перші два типи займають основну частку ринку сонячної енергетики, то гнучкі поки не так широко поширені. Проте, аморфний кремній, що є головним елементом гнучких сонячних модулів, та постійне вдосконалення технології їх виробництва, свідчать про те, що даний тип батарей може скласти серйозну конкуренцію своїм кристалічним побратимам.

Кремній має значення

При виробництві всіх типів фотоелектричних модулів, використовується кремній. Він має високий рівень реактивності і виконує функції провідника. Не дивлячись на широку поширеність кремнію в надрах землі, його рідко зустрінеш у чистому вигляді. Найчастіше хімічний елемент видобувають у поєднанні з киснем —  кремнегезом (SIO2) та в подальшому очищують. Від чистоти матеріалу буде залежати, наскільки ефективною буде сонячна батарея. До речі, Україна має відмінний досвід у даному процесі, оскільки наша країна була основним регіоном випуску високочистого кремнію протягом багатьох років. 

Всі три типи модулів мають різну технологію очищення. Саме вона визначає, якій категорії відповідатиме майбутній фотоелемент. Незважаючи на існуючі відмінності  виробництва, у монокристалічних і полікристалічних батарей все ж є спільна риса. Для їхнього виготовлення очищений кремній кристалізують. Для гнучких панелей, використовують не кристалічну, порошкоподібну форму хімічного елемента — аморфний кремній, який напиляють на сонячні батареї.

Три покоління аморфних модулів

Достатньо пасивне використання плівкових фотоелектричних модулів, не спричинило  відміну процесів їх модифікації. Навпаки, аморфні модулі стрімко вдосконалюються і вже налічується 3 покоління батарей.

Перше покоління. До нього відноситься піонер технології — одноперехідна сонячна панель. У неї невеликий термін експлуатації — не більше 10 років та 5% рівень продуктивності.

Друге покоління. Та сама одноперехідна сонячна панель тільки зі збільшеним до 8% ККД.

Третє покоління. Найбільш ефективні тонкоплівкові сонячні модулі. У них термін експлуатації більше 10 років та рівень продуктивності досягає 12%.

У чому революційність

Відомо, що фахівці в сфері сонячної енергетики намагаються досягти максимальної продуктивності СЕС при різних рівнях інсоляції. Адже, монокристалічні і полікристалічні модулі однаково не люблять надлишок та недостачу сонячного світла. У свою чергу, аморфні фотоелектричні модулі мають ряд переваг, що можуть впоратися з недоліками кристалічних панелей.

1. Поглинання розсіяного світла. Ці панелі не потребують прямого попадання сонячних променів на їх поверхню. Вони генерують енергію при підвищеній хмарності без втрати потужностей. З цього можна зробити висновок, що аморфні модулі, на відміну від кристалічних, можуть застосовуватися в регіонах, де переважає похмура погода.

2. Не перегріваються. Аморфні панелі можуть працювати в умовах спекотного клімату без зниження рівня ККД. Адже,кристалічні модулі, при перегріванні, знижують генерацію.

3. Більш практичні. Завдяки гнучкій структурі, панелі легше і зручніше транспортувати та простіше встановлювати на несучих конструкціях. Ба більше, вони не потребують складного монтажу, тож їх можна розташовувати навіть на фасаді, або  вікнах будівлі.

4. Менше дефектів. Технологія спаювання кристалічних панелей між собою, підвищує ризик виникнення несправностей. Аморфні батареї виготовляються набагато простіше, тому у них менше виробничих дефектів.

5. Не бояться затінення. Можливість поглинання розсіяного світла, дозволяє батареям працювати в умовах часткового або тимчасового затінення, без втрати потужностей.

Де застосувати

Через низький ККД, промислові сонячні станції не зацікавлені у  використанні плівкових модулів. Однак, гнучка структура батарей, дозволяє сонячній енергетиці вийти за межі традиційного існування та інтегруватися у більшість сфер нашої діяльності. Оскільки аморфні панелі можна розташувати не тільки на будинку, а й на будь-яку матерію. Тому модулі мають перспективу застосування у наступних галузях:

• Одяг. Можна наносити фотомодулі на одяг, сумки або парасольки.

• Автомобільна галузь. Наявність аморфної панелі на даху електрокара, швидко вирішить проблему з його підзарядкою

• Дизайн. Фотомодулі можна стильно інтегрувати в фасади і вікна будь-якої будівлі.

Висновок

На даний момент, у галузі сонячної енергетики, найбільш активно розвиваються аморфні модулі. Економічна технологія очищення кремнію та практичність застосування батарей, стимулюють зростання інвестицій в їх модифікацію. Перспективність використання аморфних батарей очевидна, оскільки вони можуть істотно розширити можливості традиційних сонячних панелей. Поки відновлювальна енергетика безпосередньо залежить від рівня вироблення електрики, плівкові батареї не можуть конкурувати з кристалічними. Однак, швидкість модифікації аморфних панелей вказує на те, що це питання часу.