Odkrycie Brytyjczyków pozwoli zwiększyć sprawność modułów CdTe
Według doniesień naukowców z Uniwersytetu Loughborough w Wielkiej Brytanii pojawiła się szansa na zwiększenie wydajności ogniw cienkowarstwowych na bazie tellurku kadmu (CdTe). Przełom ma zostać osiągnięty poprzez wprowadzenie do ogniwa kolejnego pierwiastka, jakim jest chlor. Dotychczas tempo rozwoju technologii CdTe wyznaczał amerykański producent ogniw i modułów First Solar, który ostatnio ogłosił plan budowy kolejnej wielkiej fabryki.
Grupa naukowców z Uniwersytetu Loughborough w Wielkiej Brytanii skupiających się na zbadaniu wpływu dodania chloru w procesie produkcji cienkowarstwowych ogniw fotowoltaicznych stwierdziła, że jednym z efektów takiego zabiegu jest poprawa końcowej wydajności ogniw zbudowanych na bazie tellurku kadmu.
Wcześniejsze badania wykazały, że za niższą wydajność ogniw odpowiedzialne są ziarna, w których łączą się ze sobą kryształy o różnej orientacji. Luki powstałe pomiędzy poszczególnymi granicami kryształów mogą działać jak pułapki na elektrony, tym samym obniżając sprawność ogniwa. Okazuje się, że dodatek chloru może rozwiązać ten problem.
Dodatek nowego pierwiastka w odpowiedniej ilości ma uruchamiać kaskadowy proces wypełniania luk, podnosząc sprawność całego ogniwa CdTe. Proces ten naukowcy nazywają pasywacją.
Do tej pory światowym liderem w produkcji ogniw i modułów fotowoltaicznych wykonanych w technologii cienkowarstwowej CdTe jest amerykańska firma First Solar. Rekordowa sprawność ogniwa słonecznego na bazie CdTe została ustanowiona przez tego producenta na poziomie 22,1 proc. już w 2016 roku. Od tego czasu ten wynik nie został poprawiony.
Obecnie sprawność przetwarzania promieni słonecznych w energię słoneczną w najnowszych modułach First Solar sięga 18,3 proc., co jest jednak nadal słabszym wynikiem niż sprawności najnowszych, wprowadzanych na rynek modułów bazujących na monokrystalicznych ogniwach PERC. W ich przypadku przekraczana jest już granica 22 proc.
First Solar podkreśla jednak, że jego moduły zapewniają wyższe uzyski energii w przypadku częściowego zacienienia, a także nie występuje w ich przypadku degradacja początkowej sprawności spowodowana efektem LiD.
Ponadto moduły amerykańskiej firmy ma charakteryzować lepszy współczynnik temperaturowy, a także nie są one narażone na uszkodzenia wywoływane pęknięciami ogniw – co może mieć miejsce w przypadku tradycyjnych modułów krzemowych.
Rozmiary modułów serii 6 od First Solar o mocy nominalnej do 450 Wp wynoszą 2009 x 1232 mm x 49 mm. Ich waga sięga 34,5 kg.
First Solar obecnie planuje dalszą rozbudowę swoich mocy produkcyjnych. Niedawno amerykański producent poinformował o budowie fabryki o rocznej zdolności produkcyjnej, która ma wynieść docelowo 3,3 GW. Koszt inwestycji jest szacowany na 684 mln USD.
Pomimo ogromnej różnicy w rynkowym udziale ogniw i modułów cienkowarstwowych w porównaniu do technologii krzemu krystalicznego, która zdominowała globalny rynek PV, First Solar widzi duży potencjał w rozwoju swojej technologii i planuje do 2024 roku podwoić swoje moce produkcyjne do wartości 16 GW w skali roku.
Tymczasem naukowcy z Uniwersytetu Loughborough zapowiadają, że będą dążyć do tego, aby osiągnąć sprawność ogniwa cienkowarstwowego powyżej 25 proc. i podkreślają, że nawet niewielki wzrost sprawności przekłada się na poprawę konkurencyjności tej technologii względem powszechnie stosowanej obecnie technologii krzemowej.
Przyszłość dla technologii cienkowarstwowej bazującej na tellurku kadmu widzi także amerykański instytut National Renewable Energy Laboratory, który uzyskał niedawno dofinansowanie z federalnego Departamentu Energii (Departament of Energy, DoE) na utworzenie konsorcjum, którego celem będzie zwiększenie krajowej produkcji modułów CdTe, podniesienie ich sprawności powyżej 26 proc. i obniżenie kosztów produkcji modułów do poziomu poniżej 0,15 USD/W.
Ta technologia sprawdziła się już zresztą na rynku fotowoltaicznym w Stanach Zjednoczonych, gdzie za sprawą działalności produkcyjnej i deweloperskiej First Solar ma wyjątkowo duży udział. Według DOE, technologie cienkowarstwowe CdTe odpowiadają za około 20 proc. modułów zainstalowanych w USA.
Radosław Błoński
redakcja@gramwzielone.pl
© Materiał chroniony prawem autorskim. Wszelkie prawa zastrzeżone. Dalsze rozpowszechnianie artykułu tylko za zgodą wydawcy Gramwzielone.pl Sp. z o.o.
