Изучение солнечных фотоэлектрических элементов

Сравнение аморфных и кристаллических солнечных панелей

Аморфные (тонкопленочные) солнечные элементы бывают следующих основных типов:

• из аморфного кремния (a-Si) или тонкопленочного кремния (TF-Si);
• из теллурида кадмия (CdTe);
• из деселенида галлия-меди-индия (CIS или CIGS);
• из синтетических (dye-sensitized solar cell) материалов с ор­ганическими добавками.

Тонкопленочные солнечные элементы включают примерно шесть слоев. Прозрачное покрытие закрывает антиотражающий слой, затем идут полупроводники р- и п-типа, контактный слой и подложка. Принцип работы тонкопленочных солнечных элемен­тов такой же, как и у кристаллических солнечных элементов.

Тонкопленочные панели, в общем случае, должны быть де­шевле кристаллических за счет меньшего расхода кремния и бо­лее простой технологии изготовления. Однако на практике раз­ница в цене не очень большая, так как в последние годы стои­мость кристаллических солнечных панелей сильно снизилась. Эффективность солнечных технологий быстро растет, а различие в цене уменьшается. Более того, тонкопленочные панели обычно выполняются с использованием двух слоев стекла, поэтому они могут быть даже дороже кристаллических панелей той же мощ­ности и намного тяжелее. Есть другой тип тонкопленочных сол­нечных панелей, в которых полупроводниковый слой нанесен на гибкую основу. Такие панели легкие и их можно изгибать. Обыч­но они используются в переносных системах или на кровлях со сложной формой. В таблице 1.2 приведено очень короткое срав­нение этих двух технологий [9].

Основное отличие кристаллических и тонкопленочных пане­лей - в их КПД. Также у кристаллических элементов дольше срок службы. Расходы на установку кристаллических панелей меньше, так как для одной и той же мощности нужно устанавливать при­мерно в два раза меньше по площади панелей.

К недостаткам кристаллических панелей можно отнести вы­сокую стоимость исходного материала (кристаллического крем­ния), его хрупкость. Установка тонкопленочных панелей на гиб­кой основе требует определенных навыков у монтажников. Од­нако нужно отметить, что в реальных условиях панели из аморф­ного кремния вырабатывают больше энергии с пикового Ватта, чем моно- и поликристаллические солнечные панели.

В таблице 1.3 приведено некоторое сравнение моно- и поли- кристаллических солнечных панелей [7,8].

Однозначного ответа на вопрос, какой из типов панелей рабо­тает лучше, нет, так как:

• Монокристаллические панели имеют наибольшую эффек­тивность и удовлетворительные температурные коэффициенты.
• Поликристаллические панели в настоящее время наиболее популярны, поскольку имеют меньшую стоимость за 1 Ватт при почти таких же характеристиках, как и монокристаллические. Последние улучшения в технологии поликристаллических панелей привели к тому, что их параметры могут быть даже лучше, чем у монокристаллических.

• Аморфные (тонкопленочные) панели используют наимень­шее количество кремния. Имеют примерно в 2 раза меньший КПД по сравнению с кристаллическими панелями. К преимущест-

вам можно отнести низкий температурный коэффициент (т.е. при нагревании мощность таких панелей падает незначительно) и большую чувствительность при низкой освещенности.