Podstawy technologii fotowoltaicznej
Ogniwa słoneczne, zwane również ogniwami fotowoltaicznymi, przekształcają światło słoneczne bezpośrednio w elektryczność.
Fotowoltaika (często skracana jako PV) bierze swoją nazwę od procesu przekształcania światła (fotonów) w elektryczność (napięcie), co nazywa się efektem fotowoltaicznym . Zjawisko to zostało po raz pierwszy wykorzystane w 1954 r. Przez naukowców z Bell Laboratories, którzy stworzyli działające ogniwo słoneczne wykonane z krzemu, które wytwarzało prąd elektryczny pod wpływem światła słonecznego. Wkrótce ogniwa słoneczne zostały wykorzystane do zasilania satelitów kosmicznych i mniejszych przedmiotów, takich jak kalkulatory i zegarki. Obecnie energia elektryczna z ogniw słonecznych stała się konkurencyjna pod względem kosztów w wielu regionach, a systemy fotowoltaiczne są wdrażane na dużą skalę w celu zasilania sieci elektrycznej.
fotowoltaika warszawa cena
Krzemowe ogniwa słoneczne
Zdecydowana większość dzisiejszych ogniw słonecznych jest wykonana z krzemu i oferuje zarówno rozsądne ceny, jak i dobrą wydajność (szybkość, z jaką ogniwo słoneczne przekształca światło słoneczne w energię elektryczną). Ogniwa te są zwykle montowane w większe moduły, które można instalować na dachach budynków mieszkalnych lub komercyjnych lub umieszczać na naziemnych szafach w celu stworzenia ogromnych systemów o skali użyteczności.
Cienkowarstwowe ogniwa słoneczne
Inna powszechnie stosowana technologia fotowoltaiczna znana jest jako cienkowarstwowe ogniwa słoneczne, ponieważ są one wykonane z bardzo cienkich warstw materiału półprzewodnikowego, takiego jak tellurek kadmu lub disiarczek miedziowo-indowo-galowy. Grubość tych warstw komórek wynosi zaledwie kilka mikrometrów - czyli kilka milionowych części metra.
Cienkowarstwowe ogniwa słoneczne mogą być elastyczne i lekkie, dzięki czemu idealnie nadają się do zastosowań przenośnych - takich jak plecak żołnierza - lub do stosowania w innych produktach, takich jak okna wytwarzające energię elektryczną ze słońca. Niektóre rodzaje cienkowarstwowych ogniw słonecznych również korzystają z technik wytwarzania, które wymagają mniej energii i są łatwiejsze do skalowania niż techniki wytwarzania wymagane przez krzemowe ogniwa słoneczne.
Ogniwa słoneczne III-V
Trzeci rodzaj technologii fotowoltaicznej nosi nazwę elementów, które je tworzą. Ogniwa słoneczne III-V są zbudowane głównie z pierwiastków z grupy III - np. Galu i indu - i grupy V - np. Arsenu i antymonu - układu okresowego pierwiastków. Te ogniwa słoneczne są generalnie znacznie droższe w produkcji niż inne technologie. Ale przekształcają światło słoneczne w elektryczność przy znacznie wyższej wydajności. Z tego powodu te ogniwa słoneczne są często stosowane w satelitach, bezzałogowych statkach powietrznych i innych aplikacjach, które wymagają wysokiego stosunku mocy do masy.
Ogniwa słoneczne nowej generacji
Naukowcy zajmujący się ogniwami słonecznymi badają wiele nowych technologii fotowoltaicznych - takich jak ogniwa słoneczne wykonane z materiałów organicznych , kropek kwantowych oraz hybrydowe materiały organiczno-nieorganiczne (znane również jako perowskity). Te technologie nowej generacji mogą oferować niższe koszty, większą łatwość produkcji lub inne korzyści. Dalsze badania sprawdzą, czy obietnice te zostaną zrealizowane.
Badania niezawodności i integracji sieci
Badania fotowoltaiczne to coś więcej niż tylko stworzenie wydajnego i taniego ogniwa słonecznego. Właściciele domów i firmy muszą mieć pewność, że instalowane przez nich panele słoneczne nie pogorszą wydajności i będą niezawodnie wytwarzać energię elektryczną przez wiele lat. Przedsiębiorstwa użyteczności publicznej i organy regulacyjne chcą wiedzieć, jak dodać słoneczne systemy fotowoltaiczne do sieci elektrycznej bez destabilizacji starannego równoważenia podaży i popytu na energię elektryczną.
Naukowcy zajmujący się materiałami, analitycy ekonomiczni, elektrycy i wielu innych osób z pracują nad rozwiązaniem tych problemów i zapewnieniem, że fotowoltaika słoneczna jest czystym i niezawodnym źródłem energii.