1.3. TEHNOLOGII FOTOVOLTAICE

Tehnologiile fotovoltaice (PV) continuă să se dezvolte rapid, împărțite în trei categorii principale: prima, a doua și a treia generație. Tehnologia de primă generație se bazează pe siliciu cristalin (c-Si), a doua include tehnologia Film Subțire, iar a treia cuprinde inovații emergente precum concentratoarele fotovoltaice și cele organice, unele dintre ele încă în stadiul de cercetare sau implementare limitată. 1.3.1. Prima generație: Tehnologia Siliciu Cristalin Celulele solare din siliciu cristalin sunt realizate din straturi subțiri extrase din cristal unic sau blocuri de siliciu. Acestea pot fi clasificate astfel:
  • Monocristaline (mc-Si): realizate dintr-un singur cristal de siliciu, oferă eficiență ridicată și sunt ideale pentru spații limitate.
  • Policristaline sau multicristaline (pc-Si): constau din mai multe cristale de siliciu, sunt mai puțin costisitoare, dar cu o eficiență ceva mai scăzută.
  • Benzi și foi de siliciu (benzi/foi c-Si): produse prin metode inovatoare, oferind flexibilitate în utilizare.
Dimensiunile uzuale ale celulelor sunt de 12,7 x 12,7 cm (5 x 5 inci) sau 15 x 15 cm (6 x 6 inci), producând între 3 și 4,5 W. Un modul standard c-Si, format din 60-72 celule solare, are o putere nominală variind de la 120 la 300 Wp, în funcție de mărime și eficiență. Dimensiunea medie a unui modul este între 1,4 și 1,7 m², dar există și module mai mari (până la 2,5 m²), deseori folosite în aplicații Fotovoltaice Integrate în Clădiri (BIPV). Tehnologia siliciului cristalin domină piața, reprezentând aproximativ 80% din total. Eficiența de conversie a radiației solare în electricitate variază între 14 și 22%, iar randamentul modulelor c-Si se situează între 12 și 19%. Avansurile recente în tehnologia PV au condus la dezvoltarea de celule solare mai eficiente și durabile, crescând potențialul de utilizare a energiei solare în diverse aplicații, inclusiv în mediul urban și în sistemele de energie descentralizate.

1.3.2. A doua generație: Tehnologia Film Subțire

Modulele PV film-subțire reprezintă o evoluție importantă în tehnologia solară, caracterizate prin straturi extrem de subțiri de material fotosensibil depuse pe substraturi accesibile, cum ar fi sticla, oțelul inoxidabil sau plasticul. Procesul de fabricație include tăierea cu laser a materialului depus pe suport în celule solare subțiri, optimizând astfel eficiența energetică. Aceste module sunt, de obicei, închise între două straturi de sticlă și nu necesită rame, ceea ce le conferă un aspect modern și minimalist. Când materialul fotosensibil este aplicat pe un suport de plastic subțire, modulul devine flexibil, deschizând noi posibilități pentru integrarea sistemelor solare direct în structura clădirilor (BIPV) sau în diverse alte aplicații. Modulele film-subțire standard au puteri nominale variabile (între 60 și 120 Wp) și dimensiuni mai compacte. Fără un standard industrial definit pentru dimensiunea optimă, acestea pot varia între 0,6 și 5,7 m². Modulele de dimensiuni mai mari sunt deosebit de atrăgătoare în sectorul construcțiilor, oferind avantaje în termeni de manipulare și costuri. Cele patru tipuri principale de module film-subțire comercializate sunt:
  1. Siliciu Amorf (a-Si): Acest tip de modul utilizează un strat semiconductor de doar 1 µm grosime. Avantajul major este capacitatea sa de a absorbi o gamă largă de radiații solare, deși randamentul său curent se situează între 4 și 8%. Modulele a-Si sunt ideale pentru acoperișurile industriale, datorită flexibilității și ușurinței lor de montare pe suprafețe plane sau curbe.
  2. Siliciu Film-Subțire Multijoncțiune (a-Si/µc-Si): Această tehnologie combină un strat de a-Si cu straturi suplimentare de siliciu microcristalin (µc-Si), care absorb mai multă radiație în spectrul roșu și infraroșu, mărind eficiența până la 10%. Stratul de µc-Si, cu o grosime de aproximativ 3 µm, conferă celulelor o stabilitate mai mare.
  3. Telurid de Cadmiu (CdTe): Producerea modulelor din CdTe este cost-eficientă, oferind randamente de până la 11%. Această tehnologie este cea mai economică dintre opțiunile film-subțire disponibile în prezent.
  4. Cupru, Indiu, Galiu, (di)Selenid/(di)Sulfid (CIGS) și Cupru, Indiu, (di)Selenid/(di)Sulfid (CIS): Modulele CIGS și CIS prezintă cele mai înalte randamente din categoria film-subțire, cu valori de până la 20% obținute în laborator, comparabile cu cele ale celulelor c-Si. Procesul de fabricație este mai complex și mai puțin standardizat, ceea ce poate influența costurile de producție. Randamentul actual al acestor module variază între 7 și 12%.

1.3.3. A Treia Generație de Fotovoltaice

Fotovoltaice cu Concentrator (CPV) Fotovoltaicele cu concentrator (CPV) reprezintă o inovație semnificativă în tehnologia solară. Acestea folosesc lentile sau oglinzi pentru a focaliza lumina soarelui pe suprafețe mici, dar extrem de eficiente, de celule solare. Materialul folosit pentru aceste celule este adesea un semiconductor fotovoltaic de înaltă performanță, dar costisitor, precum siliciu sau compuși III-V, cum ar fi Arseniatul de Galiu (GaAs). CPV-urile sunt proiectate pentru a maximiza captarea iradianței directe, fiind astfel ideal pentru regiunile cu niveluri ridicate de soare direct. Eficiența acestor sisteme variază în funcție de intensitatea concentrării luminoase, de la 2 la 1000 de ori intensitatea soarelui normal. Modulele comerciale bazate pe siliciu au atins randamente între 20-25%, în timp ce utilizarea GaAs a permis atingerea unor randamente de 25-30%, cu recorduri de peste 40% în medii de laborator. Un aspect cheie al CPV-urilor este necesitatea unui sistem de urmărire solară precis, de obicei în două axe, pentru a menține lentilele orientate direct spre soare. Sistemele cu concentrare redusă pot funcționa și cu urmărire pe o singură axă și o conexiune mai simplă a lentilelor. Alte Sisteme Fotovoltaice de A Treia Generație Această categorie include tehnologii emergente care, după decenii de cercetare, încep să fie implementate pe piață. Printre acestea se numără:
  • Celule Fotovoltaice Organice (OPV) și Hibride cu Pigment Sensibilizat (DSSC): Aceste celule promit flexibilitate și eficiență în condiții de iluminare redusă sau variabilă, deschizând calea pentru noi aplicații precum încărcătoare de telefoane mobile și iluminat autonom.
  • Film-subțire Anorganic Avansat: Acesta include tehnologii precum CIS (cupru, indiu, seleniu) sferice și film-subțire din celule de siliciu policristalin, oferind avantaje precum costuri reduse și flexibilitate în aplicații.
  • Thermo-Fotovoltaice (TPV): Aceste celule utilizează potențialul de bandă redus pentru a converti căldura în electricitate, fiind ideale pentru sistemele Combinate de Căldură și Putere (CHP).
În plus, se explorează tehnologii inovatoare precum integrarea punctelor cuantice sau nanotehnologiei în straturile active ale celulelor solare. Acestea ar putea revoluționa eficiența colectării energiei solare și absorbția luminii în diverse spectre. Alte direcții de cercetare vizează optimizarea spectrului solar și creșterea nivelului de absorbție al celulelor solare, tehnici aplicabile în mai multe tipuri de tehnologii fotovoltaice existente. Aceste evoluții deschid noi perspective pentru eficientizarea și diversificarea aplicațiilor energiei solare în diferite domenii, de la electronică de consum la soluții industriale și de mediu.

IMAGINE EXEMPLIFICATIVĂ: TRECEREA ÎN REVISTĂ A RANDAMENTULUI TEHNOLOGIILOR FOTOVOLTAICE

imagine exemplificativa_TRECEREA ÎN REVISTĂ A RANDAMENTULUI TEHNOLOGIILOR FOTOVOLTAICE_vreaulacurs.ro
Scroll to Top

5% REDUCERE CURSURI LB. ENGLEZĂ PENTRU ELECTRICIENI

Profită acum de oferta lunii februarie și înscrie-te la cursul de limba engleză pentru domeniul electric. Alege nivelul începători sau avansați și #HAILACURS!

Contactează-ne și pe whatsapp 0755 045 550

ÎN CLASĂ

Call Now Button