Panel słoneczny to urządzenie, które bezpośrednio lub pośrednio przekształca energię promieniowania słonecznego w energię elektryczną poprzez efekt fotoelektryczny lub efekt fotochemiczny poprzez pochłanianie światła słonecznego. Głównym materiałem większości paneli słonecznych jest „krzem”, ale ze względu na wysokie koszty produkcji jego powszechne zastosowanie nadal ma pewne ograniczenia.

W porównaniu ze zwykłymi bateriami i akumulatorami, ogniwa słoneczne należą do większej oszczędności energii i ochrony środowiska produktów ekologicznych.

Obecnie materiały z krzemu krystalicznego (w tym krzem polikrystaliczny i krzem monokrystaliczny) są najważniejszymi materiałami fotowoltaicznymi, z udziałem w rynku przekraczającym 90% i przez długi czas pozostaną głównymi materiałami do produkcji ogniw słonecznych. Od dłuższego czasu technologia produkcji materiałów polikrzemowych znajduje się w rękach 10 fabryk 7 ​​firm w 3 krajach, takich jak Stany Zjednoczone, Japonia i Niemcy, tworząc sytuację blokady technologicznej i monopolu rynkowego. Popyt na polikrzem pojawia się głównie z półprzewodników i ogniw słonecznych. Zgodnie z różnymi wymaganiami czystości, podzielonymi na poziomy energii elektronicznej i słonecznej. Wraz z szybkim rozwojem przemysłu fotowoltaicznego zapotrzebowanie na polikrzem słoneczny do ogniw słonecznych rośnie szybciej niż w przypadku polikrzemu półprzewodnikowego i oczekuje się, że że do roku 2008 popyt na polikrzem do zastosowań fotowoltaicznych przewyższy popyt na polikrzem elektroniczny. Całkowita światowa produkcja ogniw słonecznych wzrosła z 69 MW w 1994 r. do prawie 1200 MW w 2004 r., co stanowi 17-krotny wzrost w ciągu zaledwie 10 lat.

Panele z krzemu krystalicznego: ogniwa słoneczne z krzemu polikrystalicznego, ogniwa słoneczne z krzemu monokrystalicznego.

Amorficzne panele krzemowe: cienkowarstwowe ogniwa słoneczne, organiczne ogniwa słoneczne.

Panele z barwnikami chemicznymi: ogniwa słoneczne uczulone barwnikiem.

Elastyczne ogniwo słoneczne

Krzem monokrystaliczny

Monokrystaliczne krzemowe ogniwa słoneczne mają sprawność konwersji od około 18% do 24%, co jest najwyższą wartością ze wszystkich typów ogniw słonecznych, ale ich produkcja jest zbyt droga do powszechnego użytku. Ponieważ krzem monokrystaliczny jest zwykle uszczelniany hartowanym szkłem i wodoodporna żywica, jest wytrzymała i trwała, o żywotności do 25 lat.

polikrzem

Proces produkcji ogniw słonecznych z krzemu polikrystalicznego jest podobny do ogniw słonecznych z krzemu monokrystalicznego, ale wydajność konwersji fotoelektrycznej ogniw słonecznych z krzemu polikrystalicznego jest znacznie niższa, a wydajność konwersji fotoelektrycznej wynosi około 16%. Pod względem kosztów produkcji jest to tańsze niż ogniwa słoneczne z krzemu monokrystalicznego, a materiały są proste w produkcji, oszczędzając zużycie energii, a całkowity koszt produkcji jest niższy, dlatego opracowano ich w dużej liczbie. Ponadto ogniwa słoneczne z krzemu polikrystalicznego mają krótszą żywotność niż monokrystaliczne krzemowe ogniwa słoneczne. Monokrystaliczne krzemowe ogniwa słoneczne są nieco lepsze pod względem kosztów i wydajności.

Amorficzny krzem

Ogniwa słoneczne z krzemu amorficznego to nowy rodzaj cienkowarstwowych ogniw słonecznych, który pojawił się w 1976 roku. Całkowicie różni się od metody produkcji ogniw słonecznych z krzemu monokrystalicznego i krzemu polikrystalicznego. Proces jest znacznie uproszczony, zużycie materiału krzemowego jest mniejsze, a zużycie energii niższe. Jednakże głównym problemem ogniw słonecznych z amorficznego krzemu jest niska wydajność konwersji fotoelektrycznej. Międzynarodowy poziom zaawansowany wynosi około 10% i nie jest stabilny. Wraz z wydłużaniem się czasu wydajność konwersji maleje.