Jakie są zastosowania cienkich komórek filmowych?
Ogniwa cienkowarstwowe to ogniwa fotowoltaiczne stosowane w produkcji energii elektrycznej ze światła. Ogniwa fotowoltaiczne (PV) są bardziej znane jako ogniwa słoneczne; podczas gdy światło słoneczne jest najczęstszym źródłem, ogniwa fotowoltaiczne mogą wytwarzać energię z dowolnej formy światła. Panele słoneczne wykorzystują duże grupy ogniw PV do generowania energii elektrycznej ze światła słonecznego, ale tradycyjne panele nie wytwarzają energii tak skutecznie, jak inne źródła, takie jak węgiel. Ogniwa cienkowarstwowe mogą zwiększyć wydajność i opłacalność energii słonecznej. Technologia została udoskonalona na początku 21 wieku.
Efekt fotowoltaiczny został odkryty w XIX wieku, chociaż pierwsze prawdziwe ogniwa słoneczne powstały dopiero w latach 50. XX wieku. Działają za pomocą fotonów lub cząstek światła, aby poruszać elektrony. Te elektrony są następnie kierowane do obwodu, stając się użyteczną elektrycznością. Od lat 50. XX wieku do budowy ogniw słonecznych wykorzystywane są różne materiały, co zwiększa ich wydajność i obniża koszty produkcji. Zachęty rządowe i obawy dotyczące wpływu zużycia paliw kopalnych na środowisko spowodowały wzrost zainteresowania wytwarzaniem energii słonecznej na całym świecie.
Tradycyjne ogniwa słoneczne mogą być uciążliwe i kosztowne w produkcji. Na przełomie XX i XXI wieku projektanci ogniw PV zaczęli badać technologię cienkowarstwową. Ta rozwijająca się nauka pozwala na tworzenie warstw materiału o mikroskopijnej grubości, czasem tak wąskiej jak szerokość pojedynczego atomu. Po raz pierwszy zastosowano do zasilania małych urządzeń elektronicznych, takich jak zabawki i kalkulatory, wkrótce zaczęto produkować cienkowarstwowe ogniwa do wytwarzania energii słonecznej na pełną skalę.
Produkcja cienkowarstwowych komórek wymaga sterylnego środowiska, zwanego czasem pokojem czystym. Substancja użyta do wykonania filmu, zwykle materiał półprzewodnikowy, taki jak krzem, zostaje zredukowana do ciekłego roztworu. Płyta, na której ma zostać osadzony film, ma ujemny ładunek elektryczny. Ciekła substancja, posiadająca ładunek dodatni, jest następnie rozpylana w pobliżu płyty, rozpuszczając się w małe cząsteczki unoszące się w powietrzu. Cząstki te przyciągane są do płyty z jej przeciwnym ładunkiem, przylegając do niej w warstwie o jednolitej grubości, która później zestala się w cienką powłokę.
Zalety cienkowarstwowych ogniw ożywiły zainteresowanie energią słoneczną. Technologia słoneczna jest już najszybciej rozwijającą się metodą produkcji energii na świecie. Przewiduje się, że niedrogie, lekkie i wydajne cienkowarstwowe ogniwa fotowoltaiczne sprawią, że energia słoneczna będzie bardziej atrakcyjna jako alternatywa dla tradycyjnego wytwarzania energii. Zwolennicy energii słonecznej mają nadzieję, że rozwijająca się technologia osiągnie cel równości sieci, dzięki czemu energia słoneczna będzie tak tania i wydajna jak tradycyjne metody wytwarzania energii.