Vékonyrétegű napelem

A vékonyrétegű napelemeknek számos előnye van, miközben csak néhány hátránya. Bemutatjuk ennek a napelem technológiának a jelentését, a típusait, a legfontosabb előnyeit, hátrányait és még néhány hasznos információt.

Mi a vékonyrétegű napelem?

A vékonyrétegű napelem olyan második generációs napelem, amely egy vagy több vékony réteg, vagy vékonyréteg (TF) fotovoltaikus anyag egy hordozóra, például üvegre, műanyagra vagy fémre történő felhordásával készül. A vékonyrétegű napelemeket a kereskedelemben számos technológiában használják, többek között a kadmium-tellurid (CdTe), a réz-indium-gallium-diszelenid (CIGS) és az amorf vékonyrétegű szilícium (a-Si, TF-Si) esetében.

A film vastagsága néhány nanométertől (nm) néhány tíz mikrométerig (µm) terjed, ami sokkal vékonyabb, mint a vékonyfilmes technológia riválisa, a hagyományos, első generációs kristályos szilícium napelem (c-Si), amely akár 200 µm vastagságú ostyákat használ. Ez lehetővé teszi, hogy a vékonyrétegcellák rugalmasak és kisebb tömegűek legyenek. Ezt a technológiát használják az épületekbe integrált fotovoltaikában és az ablakokra laminálható félig átlátszó, fotovoltaikus üvegezési anyagként. Más kereskedelmi alkalmazásokban merev vékonyrétegű napelemeket (két üvegtábla között elhelyezve) használnak a világ néhány legnagyobb fotovoltaikus erőművében.

A Napelem fajták című cikkben mindegyik fontos napelem fajtáról írtunk röviden.

Vékonyrétegű napelemek típusai

A vékonyrétegű napelemeket az különbözteti meg a monokristályos és a polikristályos napelemektől, hogy a vékonyrétegű napelemek különböző anyagok felhasználásával készülhetnek.

A vékonyrétegű napelemek 3 típusa létezik:

Amorf szilícium (a-Si) vékonyrétegek

Ez a vékonyréteg-típus amorf szilíciumból (a-Si) készül, amely nem kristályos szilícium, így sokkal könnyebben gyártható, mint a mono- vagy polikristályos napelemek.

Kadmium-tellurid (CdTe) vékonyréteg

A kristályos cellák után ez a második leggyakrabban használt napelemtípus a világon.

Az a-Si napelemekkel ellentétben ez a típus egy speciális kémiai vegyületből, a kadmium-telluridból készül, amely nagyon jól képes a napfényt befogni és energiává alakítani.

A CdTe napelemeknek azonban van néhány hátrányuk, például:

Ritkaság: A tellúr nagyon ritkán található, ami megnehezíti a tömeggyártást.
Toxicitás: A kadmium az egyik legmérgezőbb elem a világon, ezért különleges óvintézkedéseket igényel a mérgező komponens kezelése.

Réz-indium-gallium-szelénid (CIGS)

Végül a vékonyrétegcellák utolsó típusa a CIGS napelemek.

Ezek a cellák úgy készülnek, hogy réz, indium, gallium és szelénid rétegeket helyeznek egymásra, hogy egy nagy teljesítményű félvezetőt hozzanak létre, amely hatékonyan képes a napfényt energiává alakítani.

Vezető vékonyrétegű napelem gyártók

A vékonyrétegű napelemek különböző gyártókon keresztül készülnek, többek között ezeken a vezető gyártókon keresztül:

  • First Solar, amely a CdTe-technológiával vezető szerepet tölt be.
  • SoloPower, amely a CIGS gyártásában vezető szerepet tölt be.
  • A Sharp, amely az a-Si egyik vezető gyártója, és 1959 óta van jelen a PV-üzletágban.
  • A japán Solar Frontier a világ vezető CIGS-gyártója.

A napelemek vásárlásakor valószínűleg jobban jár, ha helyi napelem cégektől vásárol, mintha egyenesen a gyártóhoz fordulna.

Vékonyrétegű napelem előnyei

  • Nagyobb ellenállás a lebomlással szemben.
  • Alacsonyabb hőveszteség szélsőséges hőmérsékleten az alacsony hőmérsékleti együttható miatt.
  • Magas hatásfok a legtöbb technológia esetében (CdTe, CIGS és különösen a GaAs).
  • Ideális hordozható és BIPV alkalmazásokhoz.
  • Ígéretes technológia, de még sok a tennivaló.
  • Kevesebb anyagot igényel a PV-modulok előállításához.
  • A vékonyrétegű napelemek könnyebbek, mint a c-Si PV-modulok.

Vékonyrétegű napelem hátrányai

  • Magasabb kiskereskedelmi költségek.
  • Kevésbé elérhető a piacon.
  • A c-Si modulokkal azonos termelési kapacitás eléréséhez több telepítési területre van szükség (kivéve a GaAs PV-modulokat).
  • Ha a vékonyelemek mérgező kadmiumot tartalmaznak, akkor a környezetre gyakorolt hatásuk ahelyett, hogy csökkenne, inkább növekszik.
  • Gyengébb teljesítmény.
  • Rövidebb élettartam.

Kinek érheti meg a legjobban a vékonyrétegű napelem telepítése?

Mivel a vékonyrétegű napelemek nagyobb telepítési területet igényelnek, általában nem ajánlják őket lakossági telepítésre. Inkább a kereskedelmi és közüzemi alkalmazásokhoz igazodnak, ahol több hely áll rendelkezésre a nagyobb léptékű telepítéshez.

Vékonyrétegű napelem vagy mono- és polikristályos napelemek?

A vékonyrétegű panelek és a lakossági piacon általánosan használt hagyományos napelemek összehasonlításakor néhány tényező egyértelműen megkülönbözteti az egyiket a másiktól: a szén-dioxid-kibocsátás ellensúlyozása, a hatékonyság, a tetőfelület és a telepítési költségek.

A szén-dioxid-kiegyenlítés szempontjából a vékonyrétegű napelemek jelentős előnyben vannak a hagyományos panelekhez képest. A hagyományos panelekhez szükséges szilícium sokkal jelentősebb, mint a vékonyrétegű paneleké, ami azt jelenti, hogy a vékonyrétegű cellák és panelek előállításához szükséges kibocsátás sokkal alacsonyabb, mint a mono- vagy polikristályos paneleké. A vékonyrétegű napelemek e “környezetvédelmi előnyét” azonban semmissé teheti az a tény, hogy a vékonyréteg gyakran tartalmaz mérsékelt mennyiségű kadmiumot – amely ismert rákkeltő anyag. Ha ez komolyan aggasztja Önt, akkor a CIGS vékonyrétegű panelek jobb választásnak bizonyulnak, mivel ezek gyártása gyakorlatilag kadmium nélkül történik. Egy másik lehetséges megoldás erre az esetre az, ha közösségi napelemes telepítést keres CdTe technológiával, hogy a panelüzem ne legyen a háza vagy az udvara közvetlen közelében.

A hatékonyság volt a végső döntő tényező, amely megakadályozta, hogy a vékonyrétegű panelek megvethessék a lábukat a lakossági PV-piacon. Míg a mai szabványos szilícium PV-panelek hatékonysága valahol 15-20% között van, a vékonyréteg-panelek valószínűleg 11-13%-hoz közelebbi középértékkel rendelkeznek, ami jelentősen befolyásolhatja a rendszer fizikai méretét és villamosenergia-termelését. A vékonyfilmes panelek 2016-os tesztjei azonban 25% feletti hatékonyságot mutattak, és várhatóan a következő években a vékonyfilmes panelek hatékonysági lemaradását orvosolni fogják.

A fent említett, elmaradó hatékonysági átlagok miatt a vékonyfilmes telepítéseket befolyásolja, hogy mekkora tetőfelülettel rendelkezik a rendszer számára. Egy hagyományos panel telepítése még akkor is jelentősen csökkentheti villanyszámláit, ha korlátozott tetőfelülettel rendelkezik, de a vékonyfilmes rendszereket nagyobb tetőre kell telepíteni, hogy a rendszerhez szükséges nagyobb helyigényt el lehessen helyezni.

Végül a telepítési költségek jelentősen eltérnek a vékonyrétegű és a tipikus PV között, mivel a vékonyrétegű panelek nagyon könnyen telepíthetők, és sokkal kevesebb munkaerőt igényelnek. Mindaddig, amíg olyan céggel dolgozik együtt, amely a vékonyfilmes rendszerhez megfelelő szerelési megoldást kínál, a csökkentett munkaerőköltségek kemény érvként szólnak a vékonyfilmes telepítés mellett a hagyományos PV-panelekkel szemben.

A témában már több cikket is írtunk:

Be the first to comment

Leave a Reply

Your email address will not be published.


*