Производство солнечных батарей из аморфного кремния (a-Si) находится на достаточно высоком технологическом уровне. Возможность использования таких подложек как металлическая фольга и полимерные пленки совместимо с производством гибких фотоэлементов в промышленных масштабах. Поэтому солнечные батареи данного типа относятся к наиболее перспективной фотоэлектрической технологии ближайшего будущего.
Содержание статьи:
Аморфные солнечные батареи относятся к одному из трех видов кремниевых фотоэлектрических преобразователей, преобразующих энергию солнца в электрический ток. К двум другим видам относятся монокристаллические и поликристаллические устройства, для производства которых используется кристаллический кремний.
Аморфный кремний для солнечной батареи представляет собой некристаллическую аллотропную форму полупроводникового кремния. Тонкопленочные модули на основе аморфного кремния (a-Si) в качестве поглощающего элемента используют аморфные вещества, которые состоят из тонких кремниевых слоев (примерно в 100 раз меньше, чем в кристаллическом кремнии), что позволяет им быть гибкими и при этом сохранять свои функции.
Наибольшее распространение получили кремниевые солнечные батареи трех видов:
Монокристаллические устройства производят из пластин высокочистого кремния толщиной 300 мкм. Кремний чистотой 99,99% получают в два этапа с применением сложных технологий. Поэтому такие устройства имеют самый продолжительный срок эксплуатации, низкую деградацию, высокую эффективность. Цена монокристаллических панелей самая высокая, что обусловлено их отличными характеристиками, применением дорогостоящего материала и затратной технологией.
Преимущества солнечных батарей из аморфного кремния:
Основная проблема этой технологии — низкий КПД преобразования. В промышленных масштабах был достигнут КПД только около 7%. Большинство отдает предпочтение фотоэлектрическим модулям из кристаллического кремния с эффективностью более 20%, поскольку для производства одного и того же количества э/э они занимают гораздо меньшую площадь.
Другим недостатком тонкопленочных панелей является их значительная деградация в процессе эксплуатации.
Из-за более дешевого и упрощенного производства аморфная тонкопленочная солнечная батарея в основном используется для устройств с низким энергопотреблением. Однако в последние годы совершенствование технологий производства и высокие достижения в эффективности привели к более широкому диапазону применений модулей a-Si:
Профессор института PV Lab Neuchâtel (Швейцария) Арвинд Шах в интервью от 16.04.2021 г. рассказал, что ученые фотоэлектрической лаборатории сосредоточены на разработке «солнечного модуля будущего» — на период с 2030 по 2040 год. Модуль, основанный на нижнем элементе кристаллического кремния с гетеропереходом и перовскитной верхней ячейкой. Цель состоит в том, чтобы достичь КПД коммерческих модулей 30% при цене на модули значительно ниже 0,30 евро за ватт.