ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΚΡΥΣΤΑΛΛΙΚΟΥ ΠΥΡΙΤΙΟΥ

ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΚΡΥΣΤΑΛΛΙΚΟΥ ΠΥΡΙΤΙΟΥ (Crystalline Silicon, Si)

Τα φωτοβολταϊκά στοιχεία είναι μια συνδεσμολογία ηλεκτρονικής διάταξης η οποία παράγει ηλεκτρική ενέργεια όταν δεχτεί ακτινοβολία. Η διαφορετική τους ονομασία ή όπως είναι ευρέως γνωστά είναι φωτοβολταϊκά κύτταρα. Τα φωτοβολταϊκά συστήματα εκμεταλλεύονται την άφθονη ηλιακή ενέργεια  και με μια σύγχρονη τεχνολογία την μετατρέπουν σε ηλεκτρική ενέργεια ικανή να τροφοδοτήσει ένα μεγάλο μέρος των συσκευών σας. Οι αναζητήσεις στις μηχανές αναζήτησης δείχνουν πως πολλοί ψάχνουν για: φωτοβολταϊκά συστήματα προσφορές, φωτοβολταϊκά τιμές, τι φωτοβολταϊκό χρειάζομαι και βαθμό απόδοσης. Σε αυτήν την ενότητα λοιπόν θα ασχοληθούμε με τα Φωτοβολταϊκά στοιχειά κρυσταλλικού πυριτίου.

ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΚΡΥΣΤΑΛΛΙΚΟΥ ΠΥΡΙΤΙΟΥ – ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ

Τα Φωτοβολταϊκά Στοιχεία Κρυσταλλικού Πυριτίου χωρίζονται σε 2 κύριες κατηγορίες:

Φ/Β μονο-κρυσταλλικού Πυριτίου (Single–crystal Silicon)

• Κατασκευάζονται από κυψέλες που έχουν κοπεί από ένα κυλινδρικό κρύσταλλο πυριτίου. Αποτελούν τα πιο αποδοτικά φωτοβολταϊκά με αποδόσεις της τάξεως του 15 – 18% για το πλαίσιο.Το πάχος τους είναι γύρω στα 0,3 χιλιοστά.

Το μονοκρυσταλλικά φωτοβολταικα στοιχεια πυριτίου χαρακτηρίζονται από το πλεονέκτημα της καλύτερης σχέση απόδοσης/επιφάνειας ή “ενεργειακής πυκνότητας”. Ένα άλλο χαρακτηριστικό είναι το υψηλό κόστος κατασκευής σε σχέση με τα πολυκρυσταλλικά. Βασικές τεχνολογίες παραγωγής μονοκρυσταλλικών φωτοβολταϊκών είναι η μέθοδος CZ (Czochralski) και η μέθοδος FZ (float zone).

Φ/Β μονο-κρυσταλλικού Πυριτίου από την Sunpower

Το μονοκρυσταλλικό φωτοβολταϊκό με την υψηλότερη απόδοση στο εμπόριο σήμερα, είναι της SunPower με απόδοση πλαισίου πάνω από 18,5%. Είναι μάλιστα το μοναδικό που έχει τις μεταλλικές επαφές στο πίσω μέρος του πάνελ αποκομίζοντας έτσι μεγαλύτερη επιφάνεια αλληλεπίδρασης με την ηλιακή ακτινοβολία. Δείτε το φωτοβολταϊκό της Sunpower στο eshops.gr

• Φ/Β πολυ-κρυσταλλικού Πυριτίου (Multi-crystalline Silicon)

  Τα πολυκρυσταλλικά φωτοβολταϊκά κατασκευάζονται από ράβδους λιωμένου και επανακρυσταλλομένου πυριτίου. Για την παραγωγή τους οι ράβδοι του πυριτίου κόβονται σε λεπτά τμήματα από τα οποία κατασκευάζεται η κυψέλη του φωτοβολταϊκού.

• Το πάχος τους είναι επίσης περίπου 0,3 χιλιοστά. Η μέθοδος παραγωγής τους κοστίζει αρκετά λιγότερο από αυτήν των μονοκρυσταλλικών γι’ αυτό και η τιμή τους είναι συνήθως λίγο χαμηλότερη. Βασικότερες τεχνολογίες παραγωγής είναι: η μέθοδος απ’ ευθείας στερεοποίησης DS (directional solidification) , η ανάπτυξη λιωμένου πυριτίου (“χύτευση”), και η ηλεκτρομαγνητική χύτευση EMC.
• Παρουσιάζουν όμως μικρότερη απόδοση της τάξεως του 12% περίπου 3-5% λιγότερο σε σχέση με τα φωτοβολταϊκά στοιχεία μονοκρυσταλλικού πυριτίου.

Ταινία πυριτίου

Πρόκειται για μια σχετικά νέα τεχνολογία φωτοβολταϊκών στοιχείων η οποία προσφέρει έως και 50% μείωση στην χρήση του πυριτίου. Αυτό είναι ένα θεαματικό αποτέλεσμα σε σχέση με τις “παραδοσιακές τεχνικές” μονοκρυσταλλικών και πολυκρυσταλλικών κυψελών πυριτίου το οποίο συμβάλει στην μείωση του κόστους.

Η απόδοση για τα φωτοβολταϊκά στοιχεία του έχει φτάσει πλέον γύρω στο 13-15%. Το πάχος του είναι λιγότερο από 0,3 χιλιοστά. Στο εργαστήριο έχουν επιτευχθεί αποδόσεις της τάξης του 19%.

ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΚΡΥΣΤΑΛΛΙΚΟΥ ΠΥΡΙΤΙΟΥ – ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ

Τα σημαντικότερα πλεονεκτήματα του πυριτίου που το κατέστησαν το πιο συχνό και κατάλληλο υλικό κατασκευής φωτοβολταϊκών πάνελ είναι:

1. Μπορεί να βρεθεί πάρα πολύ εύκολα στην φύση. Είναι το δεύτερο σε αφθονία υλικό που υπάρχει στον πλανήτη μετά το οξυγόνο. Το διοξείδιο του πυριτίου (ή κοινώς η άμμος) και ο χαλαζίτης αποτελούν το 28% του φλοιού της γης. Είναι ιδιαίτερα φιλικό προς το περιβάλλον.

2. Μπορεί εύκολα να λιώσει και να μορφοποιηθεί όπως θέλουμε. Επίσης είναι σχετικά εύκολο να επεξεργαστεί και να αποκτήσει στην μονοκρυσταλλική του μορφή.

3. Οι ηλεκτρικές του ιδιότητες μπορούν να διατηρηθούν μέχρι και στους – 125 βαθμούς Κελσίου κάτι που επιτρέπει την χρήση του πυριτίου σε ιδιαίτερα δύσκολες περιβαλλοντικές συνθήκες. Αυτός είναι και ο λόγος που τα φωτοβολταϊκά στοιχεία πυριτίου ανταπεξέρχονται σε όλες τι δύσκολες καιρικές συνθήκες.