Co to jest film cienkowarstwowy?
Dwoma głównymi sposobami generowania energii elektrycznej ze słońca są cienkowarstwowe ogniwa fotowoltaiczne (PV) i różne rodzaje krzemu krystalicznego. Cienka folia PV obejmuje powlekanie materiału podłoża jednym lub większą liczbą związków półprzewodnikowych. Te cienkie warstwy zazwyczaj składają się z amorficznego krzemu, selenku miedziowo-indowo-galowego lub tellurku kadmu. Inne cienkowarstwowe systemy PV wykorzystują barwniki lub związki organiczne. Każdy z tych materiałów może zasadniczo wykorzystywać światło słoneczne do wytwarzania energii elektrycznej w procesie fotowoltaicznym.
Niektóre z pierwszych cienkowarstwowych ogniw PV wykorzystano do zasilania małej elektroniki, takiej jak kalkulatory. Od tego czasu technologia została udoskonalona, a tanie ogniwa cienkowarstwowe PV mogą w niektórych okolicznościach dostarczać energię elektryczną o wartości równej lub niższej niż koszt sieci. Te ogniwa słoneczne są budowane przez osadzanie substancji, która ma potencjał fotowoltaiczny na materiale podłoża. Zarówno substrat, jak i półprzewodnik fotowoltaiczny mogą mieć różny skład, co prowadzi do szerokiej gamy różnych cienkowarstwowych ogniw. Najmniejsze cienkie ogniwa mają grubość zaledwie kilku nanometrów, chociaż inne są znacznie grubsze, a dostępne w handlu ogniwa wykorzystują bardziej solidne materiały podłoża.
Oprócz związków fotowoltaicznych i materiałów podłoża, cienkowarstwowe ogniwa zawierają również powłoki antyrefleksyjne i przezroczyste oraz styki omowe. Działają one podobnie jak tradycyjne ogniwa słoneczne, ponieważ fotony ze słońca padają na półprzewodnik fotowoltaiczny i powodują utratę części atomów składowych. Uwolnione w ten sposób elektrony mają tendencję do przemieszczania się do styków omowych jako elektryczność. Cienkowarstwowe ogniwa fotowoltaiczne zazwyczaj wykazują niską wydajność, chociaż są również dość tanie w produkcji. Dzięki temu duże instalacje mogą wytwarzać znaczną ilość energii elektrycznej.
Cienkowarstwowe ogniwa PV są zazwyczaj dostępne w handlu w długich pasach. Ten rodzaj materiału może być odpowiedni do instalacji dachów słonecznych. Ponieważ ogniwa cienkowarstwowe są zwykle tańsze niż tradycyjne ogniwa słoneczne, pokrycie całego dachu może być tańsze. Niższa waga związana z cienką warstwą może również wytworzyć mniejsze obciążenie naprężeniowe niż podobna liczba paneli słonecznych.
Tradycyjne, masywne panele słoneczne są zwykle wykonane z krystalicznego krzemu i innych podobnych materiałów. Te ogniwa słoneczne działają na tych samych podstawowych zasadach, co cienkowarstwowe ogniwa fotowoltaiczne, choć w nieco innej skali. Technologia krzemu krystalicznego jest zwykle bardziej kosztowna niż inne ogniwa fotowoltaiczne, a także udoskonalono ją w oparciu o badania cienkich warstw. Oprócz tego, że są droższe, te panele słoneczne mogą być również bardziej wydajne niż porównywalne instalacje cienkowarstwowe.