Vrste solarnih ćelija: monokristalne, polikristalne, tankoslojne

U sunčanim predjelima planeta, gdje je konvencionalna opskrba električnom energijom nemoguća ili nepraktična, a ugradnja vjetroturbine iz nekog razloga nije prikladna, mogu se koristiti solarni paneli (baterije). Setovi solarnih panela velike snage postavljaju se na krovove privatnih kuća, u vrtovima, na brodovima, na lampionima. Prijenosne solarne baterije koriste se za punjenje gadgeta i baterija tijekom putovanja, za napajanje voki-tokija.

Solarni paneli su pouzdani, nemaju pokretnih dijelova, nisu podložni mehaničkom habanju kao vjetroturbine, zbog čega su vrlo izdržljivi i mogu pouzdano služiti svom vlasniku desetljećima. Pogledajmo što su solarni paneli, njihove glavne vrste.

Monokristalne solarne ćelije

Monokristalni solarni paneli imaju tradicionalnu crnu ili tamnoplavu nijansu. Ovi paneli su uokvireni aluminijskim okvirom i prekriveni staklom otpornim na udarce.

Monokristalne solarne ćelije izrađene su samo od čistog silicija.Talina čistog silicija polako se skrućuje u dodiru sa klicom, stvarajući tako cilindrični odljevak monokristala silicija promjera oko 20 cm i duljine do 2 metra.

Dobiveni ingot čistog silicija reže se na ploče debljine oko 300 μm svaka. Učinkovitost takvih elemenata doseže 19%, jer su u ovoj multistrukturi atomi raspoređeni na takav način da osiguravaju elektronima odgovarajuću veću mobilnost, a baterije iz njih pokazuju veću energetsku učinkovitost.

Ploče su opremljene metalnim elektrodama u obliku rešetki. Obično su pojedinačne ćelije monokristalnih baterija u obliku kvadrata s odrezanim kutovima.

Ovi elementi su prilično učinkoviti, industrijski dizajni pokazuju stvarnu učinkovitost u području od 16%, stoga su elementi ove vrste skuplji po 1 vatu od polikristalnih. Njihov vijek trajanja je vrlo dug, može doseći 50 godina.

Polikristalne solarne ćelije

Jarko plave polikristalne solarne ćelije mnogo su jeftinije od monokristalnih. Elementi za njih nisu napravljeni od jednog kristala silicija, tako da su atomi silicija ovdje raspoređeni nasumično.

Sada je prosječna učinkovitost polikristalne ploče u području od 13-15%. Međutim, zbog svoje široke dostupnosti, ova vrsta ćelija vrlo je česta među potrošačima koji žele što jeftiniji pristup solarnoj energiji.

Veliki nedostatak polikristalnih elemenata je što pokazuju izrazitu krhkost tijekom transporta. Njihov maksimalni vijek trajanja je 25 godina.Proces industrijske proizvodnje polikristalnih elemenata s vremenom se poboljšava, pa postoji nada da će u budućnosti sustići monokristalne po učinkovitosti.

Tankoslojne solarne ćelije

Tankoslojne solarne ćelije jeftiniji za proizvodnju od monokristalnog i polikristalnog silicija. Temelje se na polimernim filmovima, amorfnom siliciju, aluminiju, kadmijevom teluridu i drugim poluvodičima, koji se već koriste u proizvodnji punjača za gadgete, u obliku malih sklopivih solarnih ćelija.

Baterije ove vrste zauzimaju 2,5 puta više površine od kristalnih pri istoj snazi, ali mogu raditi i po oblačnom vremenu s raspršenom svjetlošću tijekom oblačnog vremena, a baterije se mogu postaviti ne samo na krov zgrade, već čak i na njegove zidove. Stoga je primjena tankoslojnih baterija opravdana kod izgradnje relativno velikih solarnih elektrana, kada postoji potrebna površina za njihovo postavljanje.

Upravo su ploče s tankim filmom danas posebno popularne u sustavima koji rade u industrijskim razmjerima s mrežnim izmjenjivačima koji opskrbljuju električnom energijom javnu mrežu. Ovi sustavi zahtijevaju visokonaponski regulator i poseban pretvarač, koji se razlikuje od konvencionalnih domaćih koji se koriste s uobičajenim monokristalnim i polikristalnim baterijama.

Iako tankoslojne solarne ćelije izrađene od amorfnog silicija imaju prosječnu učinkovitost od 7%, najjeftinije su u pogledu troškova proizvodnje od svih solarnih panela. Kadmijev telurid ima prosječnu učinkovitost od 11% i nešto je skuplji od amorfnih silicijskih baterija.Solarne ćelije na bazi bakra, indija, galija i selena su najučinkovitije tankoslojne baterije, njihova učinkovitost doseže 15%.

Vidi također:Učinkovitost solarnih ćelija i modula