- 10 lutego 2022
Transformacja energetyczna nabiera prędkości, a jedną z jej podstaw są odnawialne źródła energii. Jako Stilo Energy wspieramy w szczególności rozwój fotowoltaiki. Instalacje, które projektujemy i montujemy, są stworzone z kilku podstawowych surowców. Jednym z nim jest krzem i dziś wyjaśniamy, dlaczego zdecydowano się akurat na jego zastosowanie. Wielkimi krokami zbliżają się kolejne generacje modułów fotowoltaicznych. Czy kolejne pokolenia prosumentów będą polegać na całkowicie innym rodzaju technologii PV?
Krzem jest to pierwiastek chemiczny z grupy półmetali, który występuje naturalnie w zewnętrznych strefach Ziemi. Znajduje się na drugim miejscu – zaraz po tlenie – na liście najczęściej występujących pierwiastków na naszym globie. Został on zidentyfikowany przez francuskiego fizyka i chemika Antoine Laurent de Lavoisiera w 1787 roku (na początku krzem był błędnie uznawany jako związek chemiczny). Dziś ten pierwiastek jest używany powszechnie w przemyśle elektronicznym, w szczególności w energetyce słonecznej.
Do zastosowań przemysłowych krzem uzyskuje się w procesie redukcji tlenku krzemu z pomocą węgla (w postaci koksu) w piecach elektrycznych w temperaturze 1500–2000°C. Do produkcji czystego krzemu wykorzystuje się kwarcyt. Powstały w ten sposób krzem nie posiada struktury jednolitego kryształu, można wykorzystać go do produkcji ogniw polikrystalicznych. Czysty krzem krystaliczny (polikrzem) nie posiada właściwości, które są wymagane dla ogniw fotowoltaicznych.
Aby uzyskać materiał do produkcji ogniw z krzemu monokrystalicznego, które mają zdecydowanie wyższą sprawność od ogniw polikrystalicznych, należy poddać wytworzony krzem dalszej obróbce, aby nabrał strukturę jednolitego kryształu. Można go domieszkować fosforem i borem, aby poprawić jego przewodnictwo.
Spis treści:
Krzem to długa żywotność i wysoka sprawność
Dlaczego zdecydowano się na zastosowanie krzemu w fotowoltaice? Pierwiastek ten wykorzystuje się w panelach słonecznych jako półprzewodnik, gdyż jest materiałem nie tylko efektywnym kosztowo, ale także gwarantuje dobrą wydajność energetyczną. Ponadto, posiada wysoką odporność na korozję, co powoduje, że jest wytrzymałym materiałem o dobrym fotoprzewnictwie i niskiej toksyczności.
Krzemowe ogniwa fotowoltaiczne mają sprawność powyżej 20 proc. Oznacza to, że nasze panele fotowoltaiczne zamontowane np. na dachu mogą przekształcić do 20 proc. światła słonecznego w energię elektryczną. Choć może się to wydawać niską wydajnością, krzemowe ogniwa słoneczne są nadal bardziej wydajne niż innego rodzaju nie rzadko dopiero rozwijanych nowych technologii ogniw fotowoltaicznych. W Stilo Energy oferujemy najlepszą, dostępną technologię na rynku – sprawdź szczegóły.
Moduły fotowoltaiczne wykorzystujące ogniwa z krzemu krystalicznego mają długą żywotność na zewnątrz (więcej niż 20 lat). Ma to decydujące znaczenie dla konkurencyjności kosztowej fotowoltaikai, ponieważ inwestycja zaczyna się zwracać około w 6-10 roku po początkowej instalacji systemu PV. W Stilo Energy oferujemy 20 -25 lat gwarancji na efektywność paneli fotowoltaicznych.
Sam krzem nie wystarczy do wyprodukowania bezemisyjneh energii. W krzemowych płytkach tworzy się półprzewodnikowe złączne P-N, gdzie następuje przepływ prądu.
Generacje modułów fotowoltaicznych
Krzemowe moduły często określa się jako technologie pierwszej generacji, ponieważ technologia krzemowych ogniw PV zyskała popularność w latach 50-tych XXI wieku. Obecnie krzem stanowi ponad 90 proc. rynku ogniw PV.
Istnieje wiele alternatyw dla krzemu. które badano wraz ze zmianami w technologii produkcji. Arsenian galu (GaAs), tellurek kadmu (CdTe), Diselenek indowo-miedziowy (CIS) oraz mieszanina miedzi, indu, galu, selenu (CIGS) badano jako materiały zastępujące krzem w ogniwach, jednak tu mówimy już o drugiej generacji, czyli technologii cienkowarstwowej. Niskie zużycie półprzewodnika (cienka warstwa materiału) przekłada się na niższe nakłady finansowe i energetyczne – w efekcie ogniwa są przyjaźniejsze dla środowiska. Naukowcy w laboratoriach pracują cały czas nad zwiększeniem efektywności tego rodzaju ogniw PV..
Trzecia generacja ogniw PV to technologie takie jak ogniwa DSSC oraz ogniwa organiczne z wykorzystaniem polimerów. O ile ogniwa te są proste i tanie do wytworzenia, to nie posiadają tak wysokiej sprawności, jak ogniwa krzemowe.
Przeczytaj: Panele fotowoltaiczne: jak rozpoznać dobrej jakości panele słoneczne?
Nie wolno także zapominać o perowskitach, które także wchodzą na rynek. Są tanie i stosunkowo proste w produkcji. Perowskity posiadają nieodłączne właściwości, takie jak szerokie spektrum absorpcji światła, co powoduje, że ogniwa perowskitowe będziemy mogli zamontować praktycznie na każdej powierzchni. Na razie przed naukowcami stoi kilka wyzwań jak efektywność perowskitów.
Kluczowy rozwój recyklingu – aby wystarczyło OZE dla wszystkich
W zależności od postępu badań i rozwoju technologii PV, w czasem na naszych dachach pojawią się całkowicie nowe rozwiązania. Być może nasze wnuki będą korzystali wyłącznie z ogniw wbudowanych w strukturę domu. Jak na razie, sprawdzoną technologią są ogniwa krzemowe, a ich producenci stoją w obliczu szybko rosnącego popytu na instalacje PV. Krzem występuje w przyrodzie w dużych ilościach, ale to nie znaczy, że możemy bezmyślnie eksploatować zasoby Ziemi. Jedną z podstaw zrównoważonego rozwoju technologii OZE są technologie recyklingu modułów fotowoltaicznych. Odzysk materiałów, w tym krzemu, pozwoli na powtórne wykorzystanie surowców z zużytych paneli fotowoltaicznych.
Przeczytaj więcej: Utylizacja paneli fotowoltaicznych – jak oddać stare panele bez żadnych kosztów?
Chcemy mieć pewność, że Twoja instalacja fotowoltaiczna będzie pracować dla Ciebie latami, a Ty zapomnisz o wysokich rachunkach za prąd. Dlatego stawiamy na wysokiej jakości moduły fotowoltaiczne. Przed inwestycją w fotowoltaikę należy dokładnie przeanalizować dostępne technologie, a najlepiej skonsultować się z ekspertem, który doradzi wybór najlepszych ogniw. Dobrej klasy moduły fotowoltaiczne to lepsza efektywność instalacji i dłużej działający system PV. Skontaktuj się z nami już dzisiaj!