hrvatski

Fotonaponske solarne ćelije

Prezentirat će se jednostavan model fotonaponske solarne ćelije pomoću kojeg će se objasniti ograničenja u njihovoj efikasnosti i principi na kojima se temelji njihov daljnji razvoj. Za jedan materijal, postoji teoretski limit na efikasnost (Shockley–Queisser limit) koji ovisi o širini energijskog procijepa, Eg, i iznosi oko 30% za Si (Eg=1.1 eV), 33% za optimalni Eg od 1, 3 eV. Povećanje efikasnosti po jedinici površine se pokušava postići koristeći više pristupa. U ovom času najviše uspjeha pokazuje koncept “višestrukih ćelija”. Radi se o sklopovima od više solarnih ćelija postavljenih jedna iza druge sa različitom širinom optičkog procijepa. Ćelije su poredane tako da prva ima najveći Eg pa je prozirna za svjetlo koje generira struju u slijedećoj ćeliji i tako sve do zadnje ćelije koja ima najmanji Eg. Na taj način se može zaobići SQ limit a dosadašnji rekordi efikasnosti se kreću između 40 i 50 % dok je teoretski limit oko 80%. Realizacija nekih drugih ideja, kao na primjer one temeljene na nano-strukturiranim materijalima i kvantnim efektima je za sad manje uspješna. Zahtjevi na materijal, trendovi razvoja i očekivanja od performansi, ovise o filozofiji korištenja. Ako se radi o energetskim postrojenjima (solarne elektrane) i djelovima građevina (fasade, krovovi), solarne ćelije trebaju trajati što duže (očekivano 20-25 godina) sa što manjim troškovima održavanja. Zbog toga ćelije napravljene od kristalnog silicija imaj znatnu prednost zbog verificirane, dobro razvijene tehnologije i dokazane trajnosti. Za ovu primjenu, novo razvijene ćelije tek trebaju pokazati da zadovoljavaju navedene zahtijeve. Fotonaponske ćelije koje brže degradiraju, kao što su one od organskih materijala, imaju druge zahtijeve i druge mogućnosti primjene. Jednu od njih otvara sve veća primjena električnih automobila. Prije svega akumulatori čine značajan dodatni kapaciteti za skladištenje energije proizvedene obnovljivim izvorima dopuštajući vrlo različiti obim proizvodnje uz neposrednu potrošnju. Nadalje, ukoliko se solarne ćelija ugradi na auto, njezin vijek trajanja može biti i znatno kraći od 25 godina. Tim više što je u ovom slučaju zamjena ćelija u principu jednostavnija.

solarne ćelije ; model ; tandem ćelije ; efikasnost ; movi materijali

nije evidentirano