8/6/2019 Tipuri de Celule Fotovoltaice

1/2

5.3. TIPURI DE CELULE FOTOVOLTAICE

n funcie de natura cristalin a materialului semiconductor utilizat la fabricarea acestora (deregul siliciul, aa cum s-a artat anterior), se disting trei tipuri de celule fotovoltaice:

- monocristaline;-

policristaline;- amorfe.Monocristalele se obin sub form de baghet sau vergea, prin turnarea siliciului pur. Aceste

baghete se taie ulterior n plci foarte subiri care se utilizeaz la fabricaia celulelor fotovoltaice.Acest proces tehnologic asigur cel mai ridicat nivel de eficien a conversiei fotoelectrice, dar este icel mai costisitor.

Policristalele se obin n urma unui proces de producie mai puin ieftin, constnd din turnareasiliciului lichid n blocuri, care ulterior sunt tiate n plci subiri. n procesul de solidificare, seformeaz cristale de diferite dimensiuni i forme, iar la marginea acestor cristale apari unele defectede structur. Ca urmare a acestor defecte, celulele fotovoltaice fabricate prin aceast metod sunt mai

puin eficiente. Structura amorf se obine prin depunerea unui film extrem de subire de siliciu pe o

suprafa de sticl, sau pe un substrat realizat dintr-un alt material. n acest caz, solidificarea atomilornu se realizeaz ntr-o structur cristalin ci sub forma unei reele atomice cu dispunere neregulat,denumit structur amorf. n aceast reea atomic apar i numeroase defecte, care diminueaz

performanele electrice ale materialului. Grosimea stratului amorf de siliciu, obinut prin aceastmetod este mai mic de1m. Pentru comparaie grosimea unui fir de pr uman este de 50100m.Costurile de fabricaie ale silicului amorf sunt foarte reduse, datort cantitii extrem de reduse dematerial utilizat, dar eficiena celulelor fotovoltaice care utilizeaz siliciu amorf este mult mai redusdect a celor care utilizeaz structuri cristaline de material. Datorit costului redus, celulelefotovoltaice cu siliciu amorf se utilizeaz preponderent la fabricarea echipamentelor cu putere redus,cum sunt ceasurile sau, calculatoare de buzunar.

n tabelul alturat sunt prezentate performanele celor trei tipuri de celule fotovoltaice dinpunct de vedere al conversiei energiei radiaiei solare n energie electric.

Performanele diferitelor tipuri de celule fotovoltaiceMaterial Eficien n condiii

de laborator

Eficien n condiii

de producie n serie

Siliciu monocristalin 24 % 1417 %Siliciu policristalin 18 % 1315 %Siliciu amorf 13 % 57 %

n continuare sunt prezentate cteva dintre fenomenele care limiteaz creterea eficieneicelulelor fotovoltaice:

O parte semnificativ din fotonii care alctuiesc radiaia solar, au un nivel energetic

insuficient pentru a determina trecerea electronilor de pe stratul de valen pe cel de conducie;Energia fotonilor cu nivel energetic prea sczut, se transform n cldur i nu n energieelectric;

Apar pierderi optice datorate reflexiei dadiaiei solare, pe suprafaa celulelor fotovoltaice;Apar pierderi datorate rezistenei electrice a materialului semiconductor sau cablurilor

electrice de legtur;Defectele de structur a materialelor din care este realizat celula fotovoltaic nrutesc

performanele acestora.

8/6/2019 Tipuri de Celule Fotovoltaice

2/2

n figura 5.11 sunt prezentate eficienele maxime teoretice, ale conversiei fotovoltaice care potfi atinse n condiii optime, pentru diferite tipuri de materiale semiconductoare, mpreun cu valoareabarierei energetice adic diferena dintre nivelul energetic al benzii de conducie i al benzii devalen.

Fig. 5.11. Eficiena teoretici nivelul barierei energetice,pentru diferite materiale semiconductoare

Se observ c de exemplu pentru Si monocristalin, valoarea efcienei teoretice este de cca.28%, dar valorile acestui parametru sunt situate pentru toate materialele sub 30%.