Skip to main content
Sisteme fotovoltaice

Celulele fotovoltaice – care sunt cele mai folosite tipuri

By 02/12/2019February 26th, 2024No Comments

Celulele fotovoltaice pot fi de mai multe tipuri. Acestea pot fi produse in diferite feluri si dintr-o varietate de materiale. In ciuda diferentei, toate au acelasi scop:sa capteze energie solara si sa o transforme in electricitate utila. Materialul cel mai comun al panourilor este siliciul care are proprietati semiconductoare. Pentru a construi un panou fotovoltaic ai nevoie de mai multe celule fotovoltaice, iar mai multe panouri impreuna cu alte componente formeaza un sistem fotovoltaic. 

Exista 3 tipuri de tehnologii ale celulelor care predomina piata: siliciu monocristalin, siliciu policristalin si strat subtire. Tehnologiile mai eficiente, ce contin arsenid de galiu sau celulele cu mai multe jonctiuni, sunt mai putin comune din cauza costului ridicat al acestora. Cu toate ca nu sunt deloc ieftine, sunt ideale in sistemele fotovoltaice concentrate si in aplicatiile spatiale. 

Exista de asemenea o varianta de tehnologie cu celule emergente care includ celulele solare organice, celule perovskite sau celule Gratzel. 

CELULELE MONOCRISTALINE

Prima alegere comerciala pentru producerea de celule fotovoltaice a fost siliciul monocristalin, care este o forma pura a siliciului. Pentru a le produce, este nevoie de o particula de cristal care este scoasa din siliciu topit in masa. Particula se realizeaza sub o forma cilindrica cu o structura singulara, continua si cristalina. Aceasta este mai apoi taiata mecanic in fasii subtiri, este lustruita si pregatita pentru a crea jonctiunile necesare. Dupa acoperirea lui cu straturi antireflectorizante si  contacte metalice adaugate, celula este in final cu fir. Apoi, este ambalata impreuna cu celelalte celule intr-un singur panou solar. Celulele monocristaline au eficienta ridicata, dar producerea acestora este formata dintr-un proces lent intensiv, facandu-le mai scumpe decat cele policristaline.

CELULELE POLICRISTALINE

In locul celor cu o structura monocristalina uniforma, celula policristalina sau multicristalina contine mai multe puncte de cristale. Acestea sunt realizate doar prin turnarea unor forme cubice din siliciul topit, apoi taiate si ambalate similar cu celulele monocristaline. 

Este o varianta mai putin eficienta, insa si cu costuri financiare scazute. Celulele policristaline dominau piata acum cativa ani cand reprezentau 70% din productia globala de celule fotovoltaice.

CELULE CU STRAT SUBTIRE

Cu toate ca celulele cristaline predomina in piata, exista si alte celule realizate din film subtire. Acestea sunt mai flexibile si mai durabile. Un tip de celula cu strat subtire este cea din siliciu amorf, care este produs prin asezarea unor straturi subtiri din siliciu pe un substrat de sticla. Rezultatul consta intr-o celula foarte subtire si flexibila ce foloseste mai putin de 1% din siliciul necesar pentru o celula cristalina.

Datorita materialelor reduse si o fabricare nu tocmai intensa, celulele din siliciu amorf sunt mai ieftin de produs. Eficienta acestora insa, este redusa din cauza atomilor care nu sunt atat de ordonati ca in forma cristalina si lasa anumite urme care in contact cu alte materiale devin inactive electric.

Alte tipuri de celule cu strat subtire sunt: 

  • CIGS – cupru, indiu, galiu si seleniu;
  • CdTe – telura de cadmiu – are o proprietate de absorbtie mare, insa dezvoltarea ei este conditionata de toxicitatea cadmiului.
  • CIS – cupru, indiu, seleniu – au o buna stabilitate sub actiunea iluminarii si o absorbtie foarte buna.

Aceste tehnologii ofera o eficienta mai ridicata, insa contin elemente rare si toxice, ce necesita precautie pe durata fabricarii si reciclarea acestora

CELULE CU EFICIENTA RIDICATA

Siliciul nu este singurul material potrivit pentru celulele fotovoltaice cristaline. Arsenidul de galiu este un material semiconductor  care se potriveste foarte bine in aplicatiile fotovoltaice. Are o structura cristalina similara cu cea a siliciului mono, dar cu atomi de galiu si arseniu. Datorita coeficientului de absorbtie ridicat de lumina si decalajului de banda mai lung, celulele GaAs sunt mult mai eficiente decat cele din siliciu. In plus, ele pot functiona la o temperatura ridicata fara sa fie afectata performanta lor, facandu-le perfecte pentru fotovoltaicele concentrate. Din cauza procesului de producere, panourile fotovoltaice sunt mai scumpe decat cele formate din siliciu, asadar va sfatuim sa le achizitionati doar daca este absolut necesara o eficienta ridicata, cum ar fi in aplicatiile spatiale.

CELULELE MULTIJUNCTIONALE

Celulele fotovoltaice, majoritatea acestora, inclusiv cele descrise mai sus, contin doar o jonctiune p-n in materialul semiconductor. Aceasta conexiune transforma energia dintr-o singura portiune a spectrului in electricitate. Celulele multijonctionale contin doua sau mai multe jonctiuni stratificate, permitand energiei sa fie colectata din mai multe zone ale spectrului. Energia care nu este absorbita de primul strat,  va trece prin el si va interactiona cu celelalte straturi.

TEHNOLOGIA CELULELOR EMERGENTE

Electricitatea poate fi produsa prin interactiunea luminii cu multe alte materiale. Celulele Gratzel cunoscute si sub numele de celule perovskite, pot fi produse componente organice si elemente cum ar fi clor, brom sau iod. 

Productia acestora nu necesita costuri ridicate si au o eficienta apropiata de cele formate din siliciu, insa au si un punct in minus – durata scurta de viata.

Celulele solare organice consta in straturi de polimeri si pot fi fabricate ieftin si in cantitati mari.

Nanoparticulele consta in contopirea a 10000 de atomi care pot fi reglate pe diferite parti ale spectrului solar, in conformitate cu marimea lor si sa aiba o arie larga de absorbtie a energiei. Desi eficientele teoretice sunt destul de ridicate, rezultatele testelor de laborator sunt inca foarte slabe.

In curand vom aduce un aport de informatii noi legate de acest subiect.  

Pentru informatii suplimentare, ne puteti contacta utilizand formularul de contact de mai jos!

Leave a Reply