Jak se vyvíjejí technologie ve fotovoltaice
Od chvíle, kdy byl v Americe vyroben první moderní solární článek z křemíku, už uplynulo téměř sedmdesát let. A vývoj a výzkum v oblasti fotovoltaiky se během té doby ani na chvíli nezastavil. Solární elektrárny jsou každým rokem lepší, výkonnější a efektivnější. Pojďme se podívat na to, které technologie dnes nejvíce hýbou světem fotovoltaiky.
O čem se v článku dozvíte:
- Monokrystalické solární články
- Nanotechnologie pro fotovoltaiku
- Fotovoltaika a chytrá domácnost
Monokrystalické solární články
V současné době známe několik druhů solárních článků. Můžete se setkat s polykrystalickými články, články z amorfního křemíku nebo s monokrystalickými křemíkovými články. Poslední jmenované jsou nejčastěji používanou a po všech stránkách nejvíce efektivní technologií.
Jsou vyrobeny z jednoho čistého krystalu křemíku. Monokrystalický článek se vyrábí tažením monokrystalu z taveniny, čímž vzniká ingot monokrystalického křemíku ve tvaru válce. Válec se následně krájí na jednotlivé plátky silné přibližně 0,15 mm. Ty se ořežou do pseudočtvercového tvaru, který je dobře vidět, když se zblízka podíváte na fotovoltaický panel.
Pseudočtvercový tvar solárních článků je nejefektivnější variantou. Pokud by se řezaly do kruhů, měly by mezi sebou v solárním panelu zbytečně moc místa, zatímco při tvarování čtverců by zase vznikalo příliš velké množství odpadu.
Monokrystalické solární panely ale nejsou všechny stejné. Výzkum v oblasti fotovoltaiky je nezastavitelný a neustále přináší nové, lepší technologie, které posouvají účinnost, výkon a výrobní proces solárních článků zase o něco dále. Jaké technologie se využívají pro vylepšení monokrystalických článků?
Technologie heterojunction (HJT)
Heterojunction Technology, známá také jako HJT, kombinuje principy krystalického křemíku a tenkovrstvých solárních článků. Místo využití jednoho druhu křemíku se používají dva. Struktura článku je tvořena jednou vrstvou amorfního křemíku, na kterou jsou z obou stran naneseny tenké vrstvy na bázi křemíku a transparentní vodivé vrstvy. Amorfní křemíková vrstva funguje jako heteropřechod, tedy rozhraní mezi dvěma polovodiči.
Hlavní výhody heterojunction technologie:
- vysoká účinnost
- nízký teplotní koeficient
- snížená citlivost na zastínění
Shingled technologie
Další z nejnovějších technologií je tzv. šindelová technologie, která zvyšuje účinnost panelů pomocí umístění článků. Šindelová buňka se vyrábí tak, že se normální buňka rozřeže na 5 nebo 6 pásů. Tyto solární pásy se následně pokládají tak, aby se částečně překrývaly – jako šindele na střeše – a připevňují se k sobě pomocí elektricky vodivého lepidla. Cílem je maximalizovat aktivní plochu solárních článků a zároveň minimalizovat neaktivní prostory mezi články.
Hlavní výhody shingled technologie:
- zvýšená účinnost
- vylepšený design
TOPCon technologie
TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) je typ pokročilé architektury fotovoltaických článků, která vylepšuje konstrukci pasivovaného emitoru. Na zadní stranu solárního článku se přidává ultratenká vrstva, která pomáhá snižovat ztráty elektronů a zvyšuje účinnost solárního článku při přeměně slunečního světla na elektřinu.
Hlavní výhody TOPCon technologie:
- vyšší účinnost
- vylepšená pasivace
PERC technologie
Pod zkratkou PERC se skrývá pojem „Passivated Emitter and Rear Cell“, což je pokročilá architektura, která umožňuje účinnější absorpci světla a výrobu elektřiny. Zadní strana článku je totiž pasivována. To znamená, že se na ní vytvoří ochranná vrstva, která pomáhá na zadní straně článku zachytit a udržet více elektronů a minimalizovat jejich rekombinaci. PERC články díky tomu mohou zachytit více slunečního světla a účinněji ho přeměnit na elektřinu.
Hlavní výhody PERC technologie:
- zvýšená efektivita
- ekonomicky efektivní
Nanotechnologie pro fotovoltaiku
Dalšími technologiemi, které slibují v oblasti fotovoltaiky velký pokrok, jsou nanotechnologie. Nanotechnologie jako oblast vědy se zabývá využitím struktur o velikostech od 1 do 100 nanometrů. Materiály v těchto rozměrech totiž získávají jiné vlastnosti a chovají se jinak než ve větším měřítku. A díky tomu mají širokou škálu využití – mimo jiné právě ve fotovoltaice.
Díky příznivějšímu poměru povrchu k objemu nanomateriály efektivněji interagují se světlem a mají lepší schopnost absorbovat fotony ze slunečního záření. Výsledkem je vyšší míra přeměny slunečního záření, které na solární článek dopadne, na elektrickou energii. Nanomateriály mají také výjimečné elektrické a optické vlastnosti a fungují jako vynikající vodiče.
Nanotechnologie mohou navíc přispět ke zlepšení odolnosti a životnosti fotovoltaiky. Nanomateriály se proto mnohdy využívají při výrobě fotovoltaických panelů, aby podpořily jejich mechanické vlastnosti, a velmi oblíbeným řešením je také nanesení ochranné nanovrstvy, která chrání panely proti působení koroze, oxidace i UV záření a zjednodušuje jejich údržbu.
Nanovrstva pro fotovoltaiku Impasolar® NCR
Aplikace nanovrstvy na fotovoltaické panely je efektivním způsobem, jak je chránit před poškozením vnějšími vlivy, kterým jsou neustále vystaveny. Nanomateriály, jako jsou oxid křemičitý, oxid titaničitý a oxid zinečnatý, na povrchu panelu vytvoří neviditelnou vrstvu, která odpuzuje vlhkost a mastnotu, odolává korozi a blokuje UV záření. Přitom ale žádným způsobem nebrání fotonům slunečního záření v tom, aby dopadaly na solární články.
U nás v Ilios využíváme ošetření technologií Impasolar® NCR. Jedná se o keramickou hydrofobní a oleofobní zpevňující ochranu fotovoltaických panelů, která po jediné aplikaci vydrží až 5 let. Nanovrstva zpevňuje povrch panelu, chrání ho před mechanickým poškozením a díky tomu, že odpuzuje vodu, mu také zajišťuje efektivní samočištění.
Fotovoltaika a chytrá domácnost
Poměrně horkou novinkou je také možnost propojit fotovoltaiku s inteligentní domácností. Chytrá domácnost se za vás dokáže postarat o smysluplnou distribuci energie, zodpovědné ukládání přebytků a celkovou optimalizaci využití solární energie. Co získáte integrací fotovoltaiky do vaší chytré domácnosti?
Optimalizace využití energie
Chytrá domácnost na základě vašich potřeb řídí využití elektrické energie ve vašem domě tak, aby vám pomohla nakládat s energiemi co nejefektivněji. Na základě aktivity vaší fotovoltaiky a předpovědi počasí dokáže přizpůsobit využití energie v domě – zavírá či otevírá žaluzie, vypíná nepoužívané spotřebiče a plánuje využití energetických náročných spotřebičů, jako jsou pračky, myčky nebo nabíječky elektroaut, na období intenzivního slunečního záření.
Ukládání přebytečné energie
Chytrá domácnost zajistí, že se přebytečná energie, kterou momentálně nevyužijete, ukládá do akumulátoru pro pozdější použití. Na základě monitorování vaší spotřeby a množství vyrobené energie optimalizuje cykly nabíjení baterie a využívání nahromaděné elektřiny. Využívá údaje o vaší spotřebě a předpověď počasí a na základě toho rozhoduje o využití a uložení vyrobené energie.
Monitorování spotřeby
Inteligentní domácnost neustále monitoruje výrobu a spotřebu elektrické energie. Učí se, jakým způsobem energii využíváte, aby mohla efektivně řídit její distribuci. Také vám poskytuje podrobné statistiky o vaší spotřebě, které vám mohou pomoci nalézt způsob, jak na energiích v budoucnu ušetřit.
Inteligentní domácnost Loxone
V Ilios vám nabízíme realizace inteligentní domácnosti Loxone, která nabízí řešení pro veškeré funkce chytrého domu. Kromě fotovoltaiky do ní můžete zahrnout i vytápění, klimatizaci, osvětlení, zabezpečení domu a spoustu dalších komponent, díky kterým se za vás domácnost postará o vaši bezpečnost, pohodlí i úspory.
