Ogniwa fotowoltaiczne (OF) cienkowarstwowe –przyszłość za chwilę

Obecnie przewiduje się za 15 lat, że 14 % całkowitej energii produkowanej na świecie będzie pochodziło z fotowoltaiki. Na przykład w 2011 roku wyprodukowano 30 GW energii elektrycznej z paneli fotowoltaicznych, a do 2050 r.  aż 40% energii ma pochodzić z energii słonecznej. Zasada działania przemiany energii słonecznej w energię elektryczną oparta jest na technologii półprzewodnikowej.

Wbrew niektórym twierdzeniom Polska należy do państw o dość korzystnym poziomie natężenia promieniowania słonecznego, z którego powinno się powszechnie korzystać.

Obecnie maksymalna, możliwa do osiągnięcia sprawność na obecnym poziomie technologicznych OF wynosi prawie 50%. Są to ogniwa tandemowe. Jednak takie OF są bardzo drogie w produkcji, ponieważ zastosowany do ich produkcji jest m.in. arsenek galu jest kosztowny. Dlatego takie ogniwa wykorzystuje się w pojazdach kosmicznych. Natomiast na Ziemi jest to nieopłacalne.

Jednak cały czas, najbardziej popularne są OF produkowane na bazie krzemu, choć krzem nie jest dobrym materiałem do produkcji OF, ponieważ bardzo słabo absorbuje światło, przez to duża część energii słonecznej zamieniana jest na ciepło, zamiast na energię elektryczną. Dlatego OF zbudowane na bazie krzemu są ciężkie, grube i niewygodne.

Sprawność OF na bazie krzemu krystalicznego wynosi od 15% do 20%.

Druga generacja OF, to ogniwa cienkowarstwowe OFC , w których warstwa aktywna może być nawet 100 razy cieńsza niż dla krzemu. Dzięki temu mogą być bardzo lekkie, giętkie i łatwe w montażu. Materiałem do produkcji OFC są: krzem amorficzny, tellurek kadmu lub dwuselenek indowo-galowo-miedziowy (CIGS). Sprawność ok. 20%.

Takie OFC można zwijać w rulon, zapakować do torby lub plecaka i w dowolnym miejscu rozwiesić, jako wydajne, niezawodne i być może w niedalekiej przyszłości tanie źródło energii.

Moim zdaniem sytuacja taka powinna mieć miejsce bardzo szybko, w ciągu najbliższych 2 – 3 lat. Inaczej budowanie budynków energooszczędnych w standardzie NF 40 i pasywnych NF15, będzie w polskim klimacie mało realne i opłacalne.

Obecnie, energię fotowoltaiczną zaczyna się coraz częściej wykorzystywać do zasilania urządzeń pomocniczych i oświetlenia awaryjnego (pomocniczego), co widać na poniższym rysunku przedstawiającym fragment programu ArCADia-TERMO 6, etap Ogrzewanie i wentylacja.

Podsumowanie

1. Aby projektować i budować budynki energooszczędne niezbędny jest odpowiednio wysoki i szybki postęp technologiczny np. w branży paneli fotowoltaicznych i kolektorów słonecznych.