Obniżenie ceny energii słonecznej możliwe dzięki selenowi?
Przewiń do artykułu
Menu

Zdaje się, że złota era krzemu w fotowoltaice dobiega końca, gdyż na horyzoncie pojawiła się nowa technologia. Mowa o tworzywie, dzięki któremu panele fotowoltaiczne pędzą w kierunku większej wydajności. Są one również cieńsze od tradycyjnych modułów i tak tanie, że mają szansę w zupełności wyprzeć paliwa kopalne. Ogniwa z tellurku kadmu, bo o tym materiale mowa, mogą okazać się tańszym zamiennikiem paneli krzemowych.

Opracowującc panele wykonane z tellurku kadmu (krystaliczne tworzywo składające się z kadmu i tellurku) naukowcy z Uniwersytetu Loughborough dokonali przełomowego odkrycia, dodając do tworzywa jeszcze jeden pierwiastek – selen. Jak się okazało, wytworzone w ten sposób cienkowarstwowe ogniwa CdTe potrafią wyprodukować o wiele więcej mocy.

Tellurek kadmu jest drugą w kolejności najpopularniejszą technologią wytwarzania paneli słonecznych na świecie (5% rynku światowego). Cena tych paneli jest korzystniejsza niż cena ogniw krzemowych, obecnie najpopularniejszych, za sprawą prostszego procesu produkcji. Eksperci firmy zajmującej się ogniwami fotowoltaicznymi Energy Sage zauważają jednak, że kadm jest produktem ubocznym w procesach takich jak wytwarzanie cynku, dlatego tworzywo to jest dość zasobne – ale również i toksyczne.


Budowa panelu z tullerku kadmu


Cena i łatwość produkcji z pewnością wyróżniają moduły CdTe na rynku. Amerykańska firma First Solar produkująca panele tego typu twierdzi, że udało się obniżyć ich koszt produkcyjny do 29 centów za wat mocy (około 1,15 zł), podczas gdy koszt standardowych paneli w czwartym kwartale 2017 roku wynosił 37 centów za wat (1,46 zł). Obecnie to moduły krzemowe cieszą się największym powodzeniem na rynku, a ich produkcja stanowi 95% światowego rynku paneli fotowoltaicznych.


Wady paneli: jak jedna drużyna rozwiązała wszystkie problemy?

W trakcie prowadzonych badań, na etapie produkcji do paneli z tellurku kadmu dodano selen, co spowodowało wzrost wydajności paneli z 19,5 procent do rekordowych 22,1 procent. Naukowcy nie są w stanie jednak powiedzieć, dlaczego akurat ten pierwiastek poprawia efektywność modułów.

Thomas Fiducia, główny autor artykułu pt. „Rola selenu w wysoce wydajnych ogniwach solarnych CdTe” opublikowanego w magazynie Nature Energy oraz doktorant na Uniwersytecie Loughborough oświadczył, że „mimo iż wydaje się to sprzeczne z intuicją, wolne od wad i skaz tworzywo budujące ogniwa fotowoltaiczne silnie odbija światło i tym samym wydaję się, że świeci własnym światłem”. Ekipa wykorzystała to zjawisko w celu zbadania udziału selenu w produkcji energii elektrycznej.

Efekty były oszałamiające: zauważono, że panele z selenem nie wykazują problemów typowych dla paneli CdTe i odbijają dużo więcej światła. Zdjęcia poniżej obrazują, jak stężenie selenu w panelach wpływa na ilość obijanego światła:



Według Fiduci, selen mógłby zostać wykorzystany również do budowy paneli innego rodzaju lub w technologiach działających w podobny sposób:

“Możliwe, iż dzięki temu odkryciu uda się udoskonalić działanie również innych rodzajów modułów, a nawet urządzeń optoelektronicznych takich jak LEDy czy detektory na podczerwień".

Istnieje także możliwość, że jeszcze większe stężenie selenu mogłoby dodatkowo zwiększyć wydajność paneli CdTe:

“Jeśli uda się jeszcze bardziej poprawić wydajność modułów za pomocą selenu, wiązałoby się to z obniżeniem cen za prąd, co miałoby bezpośredni i pozytywny wpływ na mieszkańców zamieszkujących regiony, w których korzysta się z technologii solarnej”.

Abstrakt

Energia elektryczna generowana przez panele fotowoltaiczne CdTe jest najtańsza w całym przemyśle słonecznym i obecnie w wielu regionach świata używa się jej zamiast tej pozyskiwanej za pomocą paliw kopalnych. Wszystko za sprawą zwiększonej wydajności owych modułów, które teraz zawierają w sobie selen, dzięki któremu zdolność wytwórcza wzrosła z 19,5% do 22,1%. Obecność selenu sprawia, że przerwy w przepływie prądu w warstwie pochłaniającej promienie słoneczne są mniejsze, co tym samym wpływa na wzrost napięcia prądu zwarciowego – zjawisko to nie przekłada się jednak na wzrost wydajności modułu, która mimo to jest lepsza. Posługując się katodoluminescencją oraz spektrometrią mas jonów wtórnych udowodniono, że selen wykazuje silne właściwości luminescencyjne oraz wydłuża drogę dyfuzji w warstwie absorbującej, czyli niweluje występujący do tej pory problem niskiej wydajności. To odkrycie otwiera drogę kolejnym, dzięki którym energia słoneczna będzie jeszcze tańsza.

Źródło oraz grafiki:

Grafika główna:

 
Autor artykułu:
planergia

Czym się zajmujemy? Łączymy z energią... Odnawialne źródła energii, energooszczędne budownictwo, termomodernizacja i skuteczna walka z niską emisją - u nas znajdziesz wszystko, co potrzbne aby sprawnie, bezpiecznie i efektywnie przeprowadzić i sfinansować swoją inwestycję. Planergia Informacje, Technologie i Finanse są dla Ciebie!

info@planergia.pl