Podstawowe informacje o bateriach słonecznych.
Zjawisko fotoelektryczne po raz pierwszy zostało zaobserwowane i opisane w 1839 r przez francuskiego fizyka Aleksandra Edmonda Becquerela.
Jednak dopiero sto lat później w 1904 r. po opracowaniu podstawy teoretycznej przez Alberta Einsteina spowodował rozwój w tej dziedzinie.
Pierwsze sprawne ogniwa fotowoltaiczne (baterie słoneczne) powstały na przełomie lat 50-60 i miały zastosowanie w przemyśle kosmicznym .
Bateria słoneczna (fotowoltaiczna) zbudowana jest z półprzewodnikiem zawierającym złącza p-n ( pozytyw-negatyw), wytworzona np. na płytce czystego krzemu (wykazują sprawność na poziomie 16%, większą sprawność posiada np. arsen galu 25%).
Jeżeli na płytkę pada światło to w wielkim uproszczeniu wewnątrz niej następuje generacja nośników ładunków par elektron-dziura.
Potencjał elektrostatyczny złącza p-n zatrzymuje jeden rodzaj nośnika, a przepuszcza drugie, rozdzielenie ładunku dodatniego z ujemnym powoduje pojawienie się siły elektromotorycznej.
W przypadku podłączenia odbiornika do zacisków baterii następuje przepływ prądu.
Podział baterii słonecznych (PV).
Ogniwa Monokrystaliczne- są najstarszym półprzewodnikiem , wykonywanym z piasku kwarcowego, materiał ten poddany jest działaniu temperatury w wysokości 18000C w której zachodzi jego topnienie.
Po oczyszczeniu materiału, w warunkach próżni następuje jego powolne wyciąganie.
Po zakończeniu tego procesu powstały monokryształ tnie się na fragmenty o średnicy 5-30 cm i długości 1-2 m.
Następnie tak powstały materiał tniemy na płatki o grubości 0,2 mm i napyla się domieszkę fosforu (to powoduje powstanie złącza półprzewodnikowego p-v)
Teoretyczna sprawność baterii słonecznych wynosi 28%.
Ogniwa Polikrystaliczne-tworzenie ogniw polikrystalicznych z bloku multikryształu jest oparta na technologii wytwarzania ogniw monokrystalicznych.
Różnica między bateriami słonecznymi wykonanymi w technologii poli bierz się z wielkości pojedynczych kryształów ( od mm do kilku cm), spowodowało to niewielki spadek sprawności (rząd wielkości 2-3 %) oraz ceny gotowego produktu.
Ogniwa krzemowe polikrystaliczne i monokrystaliczne jak i powstałe z nich baterie słoneczne zaliczane są do ogniw pierwszej generacji.
Ogniwa cienkowarstwowe (druga generacja)- W wielkim uproszczeniu powstają w wyniku napylenia cienkiej warstwy krzemu w postaci amorficznej na podłoże szklane, plastikowe lub ze stali nierdzewnej.
Sprawność tak powstałej baterii słonecznej klasyfikuje się na poziomie 12-13%, niska sprawność jest rekompensowana niskim kosztem produkcji ( porównując go do kosztu wytworzenia baterii słonecznej pierwszej generacji) oraz faktem że mogą być tworzone na znacznie większych powierzchniach.
Baterie słoneczne trzeciej generacji – ogniwa te są w trakcie prób laboratoryjnych, głównym ich minusem na chwilę obecną jest niski poziom sprawności (6-8%).
Do głównych zalet baterii słonecznych tej generacji należy możliwość nadawania im dowolnego kształtu.
