Τύποι ηλιακών κυψελών: μονοκρυσταλλική, πολυκρυσταλλική, λεπτή μεμβράνη

Στις ηλιόλουστες περιοχές του πλανήτη, όπου η συμβατική παροχή ρεύματος είναι αδύνατη ή μη πρακτική και η εγκατάσταση ανεμογεννήτριας για κάποιο λόγο δεν είναι κατάλληλη, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ηλιακά πάνελ (μπαταρίες). Τα σετ ηλιακών συλλεκτών υψηλής ισχύος τοποθετούνται σε στέγες ιδιωτικών κατοικιών, σε κήπους, σε πλοία, σε φανάρια. Οι φορητές ηλιακές μπαταρίες χρησιμοποιούνται για τη φόρτιση gadget και μπαταριών ενώ ταξιδεύετε, για την τροφοδοσία των φορητών ραδιοφώνων.

Τα ηλιακά πάνελ είναι αξιόπιστα, δεν έχουν κινούμενα μέρη, δεν υπόκεινται σε μηχανική φθορά όπως οι ανεμογεννήτριες, γι' αυτό είναι πολύ ανθεκτικά και μπορούν να εξυπηρετήσουν αξιόπιστα τον ιδιοκτήτη τους για δεκαετίες. Ας δούμε τι είναι τα ηλιακά πάνελ, οι κύριοι τύποι τους.

Μονοκρυσταλλικά ηλιακά κύτταρα

Τα μονοκρυσταλλικά ηλιακά πάνελ έχουν μια παραδοσιακή μαύρη ή σκούρα μπλε απόχρωση. Αυτά τα πάνελ πλαισιώνονται από πλαίσιο αλουμινίου και καλύπτονται με ανθεκτικό γυαλί.

Τα μονοκρυσταλλικά ηλιακά κύτταρα κατασκευάζονται μόνο από καθαρό πυρίτιο.Ένα καθαρό τήγμα πυριτίου στερεοποιείται αργά όταν έρθει σε επαφή με έναν σπόρο, παράγοντας έτσι ένα κυλινδρικό μονοκρυστάλλο πυριτίου με διάμετρο περίπου 20 cm και μήκος έως 2 μέτρα.

Το προκύπτον πλινθίο από καθαρό πυρίτιο κόβεται σε πλάκες πάχους περίπου 300 μm το καθένα. Η απόδοση τέτοιων στοιχείων φτάνει το 19%, επειδή σε αυτήν την πολυδομή τα άτομα είναι διατεταγμένα με τέτοιο τρόπο ώστε να παρέχουν στα ηλεκτρόνια μια αντίστοιχα υψηλότερη κινητικότητα και οι μπαταρίες από αυτά παρουσιάζουν υψηλότερη ενεργειακή απόδοση.

Οι πλάκες είναι εξοπλισμένες με μεταλλικά ηλεκτρόδια σε μορφή πλέγματος. Συνήθως, οι μεμονωμένες κυψέλες των μονοκρυσταλλικών μπαταριών έχουν τη μορφή τετραγώνων με κομμένες γωνίες.

Αυτά τα στοιχεία είναι αρκετά αποδοτικά, τα βιομηχανικά σχέδια δείχνουν πραγματική απόδοση στην περιοχή του 16%, επομένως τα στοιχεία αυτού του τύπου είναι πιο ακριβά ανά 1 watt από τα πολυκρυσταλλικά. Η διάρκεια ζωής τους είναι πολύ μεγάλη, μπορεί να φτάσει τα 50 χρόνια.

Πολυκρυσταλλικά ηλιακά κύτταρα

Τα φωτεινά μπλε πολυκρυσταλλικά ηλιακά κύτταρα είναι πολύ φθηνότερα από τα μονοκρυσταλλικά. Τα στοιχεία για αυτά δεν είναι κατασκευασμένα από έναν μόνο κρύσταλλο πυριτίου, επομένως τα άτομα πυριτίου είναι διατεταγμένα εδώ με τυχαίο τρόπο.

Τώρα η μέση απόδοση ενός πολυκρυσταλλικού πάνελ είναι της τάξης του 13-15%. Ωστόσο, λόγω της ευρείας διαθεσιμότητάς του, αυτός ο τύπος κυψέλης είναι πολύ κοινός στους καταναλωτές που θέλουν να έχουν πρόσβαση στην ηλιακή ενέργεια όσο το δυνατόν φθηνότερα.

Το μεγάλο μειονέκτημα των πολυκρυσταλλικών στοιχείων είναι ότι παρουσιάζουν εξαιρετική ευθραυστότητα κατά τη μεταφορά. Η μέγιστη διάρκεια ζωής τους είναι 25 χρόνια.Η διαδικασία βιομηχανικής παραγωγής πολυκρυσταλλικών στοιχείων βελτιώνεται με την πάροδο του χρόνου, οπότε υπάρχει ελπίδα ότι στο μέλλον θα φτάσουν τα μονοκρυσταλλικά από άποψη απόδοσης.

Ηλιακά κύτταρα λεπτής μεμβράνης

Ηλιακά κύτταρα λεπτής μεμβράνης φθηνότερο στην κατασκευή από το μονοκρυσταλλικό και το πολυκρυσταλλικό πυρίτιο. Βασίζονται σε πολυμερικές μεμβράνες, άμορφο πυρίτιο, αλουμίνιο, τελλουρίδιο του καδμίου και άλλους ημιαγωγούς, που χρησιμοποιούνται ήδη στην κατασκευή φορτιστών για gadget, με τη μορφή μικρών αναδιπλούμενων ηλιακών κυψελών.

Οι μπαταρίες αυτού του τύπου καταλαμβάνουν 2,5 φορές περισσότερη επιφάνεια από τις κρυσταλλικές με την ίδια ισχύ, αλλά μπορούν να λειτουργήσουν ακόμη και σε συννεφιασμένο καιρό με διάσπαρτο φως κατά τη διάρκεια συννεφιασμένου καιρού και οι μπαταρίες μπορούν να τοποθετηθούν όχι μόνο στην οροφή του κτιρίου, αλλά ακόμη και σε τους τοίχους του. Επομένως, η χρήση μπαταριών λεπτής μεμβράνης δικαιολογείται στην κατασκευή σχετικά μεγάλων ηλιακών σταθμών, όταν υπάρχει ο απαραίτητος χώρος για την τοποθέτησή τους.

Είναι τα πάνελ λεπτής μεμβράνης που είναι ιδιαίτερα δημοφιλή σήμερα σε συστήματα που λειτουργούν σε βιομηχανική κλίμακα με μετατροπείς συνδεδεμένους στο δίκτυο που παρέχουν ηλεκτρική ενέργεια στο δημόσιο δίκτυο. Αυτά τα συστήματα απαιτούν έναν ελεγκτή υψηλής τάσης και έναν ειδικό μετατροπέα, ο οποίος διαφέρει από τους συμβατικούς οικιακούς που χρησιμοποιούνται με τις συνηθισμένες μονοκρυσταλλικές και πολυκρυσταλλικές μπαταρίες.

Αν και οι ηλιακές κυψέλες λεπτής μεμβράνης από άμορφο πυρίτιο έχουν μέση απόδοση 7%, είναι οι φθηνότερες όσον αφορά το κόστος παραγωγής όλων των ηλιακών συλλεκτών. Το τελλουρίδιο του καδμίου έχει μέση απόδοση 11% και είναι ελαφρώς πιο ακριβό από τις μπαταρίες άμορφου πυριτίου.Οι ηλιακές κυψέλες με βάση τον χαλκό, το ίνδιο, το γάλλιο και το σελήνιο είναι οι πιο αποδοτικές μπαταρίες λεπτής μεμβράνης, η απόδοσή τους φτάνει το 15%.

Δείτε επίσης:Αποδοτικότητα ηλιακών κυψελών και πλαισίων