Ogniwo galwaniczne
Z Wikipedii
Ogniwo galwaniczne – ogniwo, w którym źródłem prądu są reakcje chemiczne zachodzące między elektrodą, a elektrolitem. Dwie elektrody zanurzone w elektrolicie (półogniwa) tworzą ogniwo galwaniczne. Różnica potencjałów elektrod gdy przez ogniwo nie płynie prąd jest równa sile elektromotorycznej ogniwa (SEM).
[edytuj] Historia
W 1780 roku fizjolog Luigi Galvani badając żabie udka zauważył, że po podłączeniu do maszyny elektrostatycznej kurczą się one. Galvani zainteresowany zjawiskiem przeprowadził szereg eksperymentów szukając przyczyny skurczu mięśnia. Odkrył, że mięsień kurczy się gdy jest połączony z metalowymi drutami podczas uderzenia pioruna, a także gdy zostanie dotknięty dwoma różnymi połączonymi metalami. Galvani interpretował to zjawisko jako "elektryczność zwierzęcą", czyli wytwarzanie prądu przez organizmy zwierząt. Alessandro Volta w 1791 roku powtarzał doświadczenia Galvaniego i wyjaśnił, że powstawanie prądu nie jest związane z organizmem żywym, lecz metalami zanurzonymi w elektrolicie, do badań napięcia wytwarzanego przez metale używał własnego języka. Określił szereg metali wg wywoływanego efektu. Zbudował także pierwsze ogniwo zwane na jego cześć ogniwem Volty.
[edytuj] Inne
Świat
Zainteresowanie systemami fotowoltaicznymi (PV) szybko wzrasta na świecie ze względu na to, że przetwarzają one promieniowanie słoneczne bezpośrednio na energię elektryczną, bez ubocznej produkcji zanieczyszczeń, hałasu i innych czynników wywołujących niekorzystne zmiany środowiska. Efekt fotowoltaiczny został zaobserwowany przez francuskiego fizyka Antoine Henri Becquerela w 1839 r. Pierwszym poważnym zastosowaniem ogniw fotowoltaicznych było zasilanie satelitów w końcu lat pięćdziesiątych. Zapotrzebowanie na wysoce niezawodne i lekkie źródła energii dla zastosowań kosmicznych było siłą napędową rozwoju technologii fotowoltaicznej w jej początkowym okresie, a postęp techniczny w latach sześćdziesiątych pozwolił na wykorzystanie systemów fotowoltaicznych w zastosowaniach naziemnych. Pomimo postępu, systemy fotowoltaiczne były zbyt drogie, by mogły być powszechnie zastosowane. Jednakże, wzrost cen energii wywołany kryzysem naftowym w połowie lat siedemdziesiątych, spowodował zwiększenie ich opłacalności. Od tego czasu koszt systemów fotowoltaicznych systematycznie spada, a liczba zainstalowanych systemów stale rośnie. Całkowita światowa produkcja modułów fotowoltaicznych osiągnęła 152 MWp w 1998 roku, zwiększając się 25% w porównaniu z rokiem poprzednim. Średni roczny wzrost w ostatniej dekadzie również wynosi 25% i jest to obok energii wiatrowej najdynamiczniej rozwijająca się technologia odnawialnych źródeł energii.
Polska
Prace nad wykorzystaniem bezpośredniej przemiany energii słonecznej w elektryczną metodą fotowoltaiczną prowadzone są w Polsce od 1973 roku. Polega ona na powstawaniu siły elektromotorycznej w wyniku napromieniowania półprzewodnika przez promienie słoneczne. W celu wykorzystania tego zjawiska buduje się kolektory w postaci baterii słonecznych stanowiących zestaw ogniw fotowoltaicznych połączonych szeregowo, aby uzyskać odpowiednie napięcie i równolegle aby uzyskać niezbędną moc. Oprócz kolektorów instalacje fotowoltaiczne zawierają konstrukcję wspierającą wraz z układem sterującym ruchem kolektorów, system regulacji i kontroli, urządzenie przekształcające prąd stały uzyskiwany z kolektorów w prąd zmienny i system magazynowania energii lub rezerwowe źródło energii.
2. Podstawowe cechy instalacji fotowoltaicznych:
· żadne paliwo nie jest potrzebne, a zatem wszelkie problemy związane z transportem i magazynowaniem paliwa są wyeliminowane;
· nie wymagają one intensywnego chłodzenia, zatem mogą być lokalizowane z dala od rzek;
· ogniwa przekształcają także rozproszoną część promieniowania słonecznego padającego na Ziemię;
· ich wydajność nie zmniejsza się wraz z upływem czasu;
· żywotność wynosi 20-30 lat;
· na skutek braku części ruchomych nie ulegają zużyciu, nie wymagają części zamiennych ani konserwacji.
Podstawowym parametrem fizycznym cechującym ogniwo słoneczne jest jego sprawność. Sprawnością ogniwa nazywamy stosunek uzyskiwanej z ogniwa energii elektrycznej do energii promieniowania słonecznego padającego na ogniwo. Około1960 roku ogniwa miały 19 mm średnicy, a ich sprawność wynosiła 6 do 7%. W pięć lat później sprawność wzrosła do 9%, średnica do 30 mm, średnia moc do 2,5W.
Trzecia generacja ogniw pojawiła się w latach 70-tych. Średnica wynosiła 57 mm, sprawność zaś 12,5%.Dziś sprawność ogniw słonecznych osiąga już 25%.
Obecnie energia elektryczna z ogniw fotowoltaicznych jest jednak wyraźnie bardziej kosztowna niż innych źródeł. Jednakże, jeżeli najbliższa sieć elektryczna jest dalej niż 10 km od odbiorcy, a zapotrzebowanie na energię jest małe (np. pojedynczy dom), to nawet dziś może być bardziej opłacalne zainstalowanie ogniw fotoelektrycznych.
Dwa główne typy systemów fotowoltaicznych naziemnych są możliwe do wykorzystania w celu wytwarzania dużej ilości energii:
· instalacje na budynkach z kolektorami o powierzchni 50-10000 m2 i średniej dziennej produkcji 25-5000 kWh;
· instalacje umieszczone na powierzchni ziemi, które mogą zaspokajać lokalne zapotrzebowanie gospodarstw wiejskich.
W obu przypadkach można stosować kolektory z koncentracją optyczną, czyli wykorzystujące promieniowanie słoneczne rozproszone, które w naszych warunkach najczęściej występuje.
Szczególnie atrakcyjnym rozwiązaniem jest połączenie kolektorów termicznych z fotowoltaicznymi w jeden system, ponieważ większość budynków potrzebuje zarówno ciepła, jak i energii elektrycznej. W tym przypadku powierzchnia pochłaniająca kolektorów cieplnych jest uformowana częściowo z ogniw słonecznych, które przetwarzają część promieniowania w energię elektryczną, promieniowania pozostałe zaś około 50% promieniowania przekształcane jest w ciepło użytkowe. Chociaż w rezultacie tego połączenia sprawność kolektorów fotowoltaicznych ulega częściowemu zmniejszeniu, to jednak w sumie instalacje takie pozwalają łącznie spożytkować do 60% promieniowania słonecznego oraz są bardziej efektywne gdyż wykorzystywana jest wspólna powierzchnia dla kolektorów cieplnych i fotowoltaicznych.
O zastosowaniu ogniw słonecznych do produkcji energii elektrycznej decyduje cena ogniwa słonecznego w przeliczeniu na 1W uzyskanej mocy elektrycznej.
Według badań amerykańskich energia fotoelektryczna jest jeszcze 10 - krotnie droższa niż energia jądrowa. Należy jednak uwzględnić, że ogniwa słoneczne tanieją a koszty pozyskiwania energii w elektrowniach jądrowych drożeje.
Obecnie koszt jednostki energii z układów fotowoltaicznych wynosi 0,6 ECU/kW*h (1992), a przewiduje się spadek do 0,3 ECU/kW*h w 2002r.
Koszt zainstalowania systemu fotowoltaicznego wynosi 3 ECU/W (w szczycie przy napromieniowaniu 1000 W/m2 dla modułów krzemowych monokrystalicznych przy sprawności 13% i trwałości 20 lat). Dla ogniw cienkowarstwowych polikrystalicznych koszt zainstalowania wynosi 2,1 ECU/W (przy sprawności 5%).
Fotowoltaika
Świat stoi wobec zagrażających zdrowiu i życiu poważnych problemów ekologicznych takich, jak efekt cieplarniany i kwaśne deszcze, które powodowane są przede wszystkim przez masowe spalanie paliw kopalnych: węgla i ropy naftowej. Kluczem do rozwiązania tych problemów jest rozwój technologii czystych źródeł energii. Taką technologią jest fotowoltaika, dzięki której promieniowanie słoneczne jest bezpośrednio przetwarzane na energię elektryczną. Zawdzięczamy to efektowi fotowoltaicznemu w półprzewodnikach, w przyrządach zwanych ogniwami fotowoltaicznymi (solar cells). Pod wpływem promieniowania słonecznego absorbowanego przez półprzewodnik z barierą potencjału (złącze p-n, złącze p-i-n, heterozłącze, itp.) następuje generacja ujemnego (elektronu) i dodatniego (dziury) ładunku. Ładunki te są rozdzielane przez barierę potencjału i zbierane na elektrodach zewnętrznych. Kiedy dołączone jest obciążenie to przepływa przez nie prąd i wykonywana jest praca (np. ruch silnika, świecenie żarówki, itp.).
Ogniwa fotowoltaiczne mają następujące zalety:
1. Energia elektryczna wytwarzana jest bezpośrednio.
2. Sprawność przetwarzania energii jest taka sama, niezależnie od skali produkcji.
3. Moc jest wytwarzana nawet w pochmurne dni przy wykorzystaniu światła rozproszonego.
4. Obsługa i konserwacja wymagają minimalnych nakładów.
5. W czasie produkcji energii elektrycznej nie powstają szkodliwe gazy.
Współczesna fotowoltaika rozpoczęła się wraz rozwojem ogniw fotowoltaicznych z krzemu krystalicznego w Bell Laboratories, USA w pierwszej połowie lat pięćdziesiątych. Początkowo były one drogie i miały ograniczone zastosowania, przede wszystkim jako niezawodne i lekkie źródła energii dla pojazdów kosmicznych. Szybki rozwój fotowoltaiki rozpoczął się we wczesnych latach 1970 jako następstwo kryzysu naftowego. W 1997 całkowita produkcja fotowoltaiczna na świecie przekroczyła 90 MWp z zapotrzebowaniem przekraczającym podaż. Rynek urządzeń fotowoltaicznych zwiększył się dziesięciokrotnie w ciągu ostatniej dekady. Cena 1 W obniżyła się od ok. 50 $ w 1975 do ok. 5 $ w 1997. Fotowoltaika wykazała, że jest pewnym źródłem energii elektrycznej w różnorodnych zastosowaniach. Systemy fotowoltaiczne są lekkie, przenośne, modułowe i bardzo niezawodne. Mogą być zestawione w krótkim czasie, w odizolowanych miejscach bez kosztownej infrastruktury. Moce takich systemów są stosunkowo małe - mniejsze niż 1 kW. Są one ciche, przyjazne dla środowiska, nie wymagają paliwa ani wody, nie zanieczyszczają środowiska naturalnego i nie potrzebują linii doprowadzających prąd. Chociaż koszt produkcji takiego systemu jest często wyższy niż systemów innego rodzaju, to niski koszt konserwacji i duża niezawodność dają w efekcie małe koszty całkowite.
Istnieje wiele różnych typów ogniw fotowoltaicznych w zależności od używanego materiału (krzem, półprzewodniki złożone, półprzewodniki organiczne, itd.) i struktury materiału (monokrysztaliczna, polikrysztaliczna, amorficzna). Są to:
1. Ogniwa fotowoltaiczne z krzemu monokrystalicznego.
2. Ogniwa fotowoltaiczne z krzemu polikrystalicznego.
3. Cienkowarstwowe ogniwa fotowoltaiczne z krzemu amorficznego.
4. Cienkowarstwowe ogniwa fotowoltaiczne ze związków półprzewodnikowych:
a) CdTe (tellurek kadmu),
b) CIS (selenek indowo-miedziowy - CIS).
Podstawowym celem badań i rozwoju światowej fotowoltaiki jest zmniejszenie kosztów energii elektrycznej produkowanej przez ogniwa fotowoltaiczne do poziomu kosztów konkurencyjnych z kosztami energii produkowanej z konwencjonalnych źródeł energii. Aby to uzyskać konieczne będzie zmniejszenie kosztów produkcji do 1.50 $/Wp. W chwili obecnej koszt ten wynosi 4-5 $/Wp, gdyż rynek światowy zdominowany jest przez ogniwa z krzemu krystalicznego. Powszechnie uważa się, że nawet przy znacznym wzroście zapotrzebowania i produkcji, cena energii uzyskanej z ogniw z krzemu krystalicznego lub polikrystalicznego nie będzie mogła osiągnąć ceny porównywalnej z cenami energii z tradycyjnych źródeł energii. Różne analizy wskazują, że cienkowarstwowe ogniwa fotowoltaiczne są jedyną dostępną alternatywą, która stwarza możliwości osiągnięcia tego celu. Najpoważniejszymi materiałami są: krzem amorficzny (a-Si) i polikrystaliczne związki półprzewodnikowe (CuInSe2 i CdTe). W chwili obecnej jedynie ogniwa z krzemu amorficznego produkowane są na skalę masową. Sprawność przetwarzania ogniwa fotowoltaicznego z krzemu amorficznego wynosi 14%, a modułu fotowoltaicznego ok. 8-10 %. Ogniwa z pozostałych materiałów są na etapie produkcji pilotażowej lub laboratoryjnej.
Ogniwa z krzemu amorficznego stanowią ok. 16% światowej produkcji ogniw PV i udział ten szybko wzrasta z roku na rok. Amerykańskie firmy dostarczające energię elektryczną zwracają się ku tej technologii budując pilotażowe elektrownie fotowoltaiczne. Firmy Solarex Enron, United Solar i Canon uruchomiły fabryki o mocy produkcyjnej 10 MWp/rok każda. Oznacza to silne potwierdzenie przekonania w przyszłość tej technologii ze strony amerykańskich inwestorów. Natomiast, w Japonii, która była pionierem w komercjalizacji ogniw fotowoltaicznych z krzemu amorficznego istnieje program GENESIS, w którym te ogniwa uważane są podstawę fotowoltaiki.
Promieniowanie słoneczne w Polsce jest na podobnym poziomie jak w innych krajach Europy Środkowej, a większe niż w krajach skandynawskich. Kraje te rozwijają badania i produkcję ogniw fotowoltaicznych, szczególnie do zasilania obiektów oddalonych od sieci elektrycznej. W Niemczech, Holandii i krajach skandynawskich wykorzystywane są tysiące instalacji o mocy kilku kW. Instalowanie takich systemów jest opłacalne dla użytkownika.
Moduły fotowoltaiczne można wykorzystać również do produkcji energii oddawanej bezpośrednio do sieci elektrycznej. W przeważającej ilości przypadków umieszcza się moduły fotowoltaiczne na fasadach lub dachach budynków i domów mieszkalnych. Powoduje to zahamowanie wzrostu produkcji energii elektrycznej z konwencjonalnych źródeł energii. Bardzo wiele zastosowań tego rodzaju można znaleźć w Berlinie, który położony jest na tej samej szerokości geograficznej co Warszawa.
W najbliższej przyszłości najbardziej obiecującymi zastosowaniami ogniw fotowoltaicznych w Polsce będą systemy zasilania w miejscach oddalonych od sieci energetycznej. Możliwości zastosowań układów fotowoltaicznych w takich miejscach są bardzo duże, gdyż unika się dużych kosztów doprowadzenia linii energetycznych.
Systemy fotowoltaiczne
System fotowoltaiczny składa się z modułów, paneli lub kolektorów fotowoltaicznych, oraz elementów dostosowujących wytwarzany w ogniwach prąd stały do potrzeb zasilanych urządzeń. Gdy system jest przewidziany do dostarczania energii elektrycznej w nocy, konieczne jest stosowanie odpowiedniego systemu magazynowania energii (akumulator) wyprodukowanej ciągu dnia. Jeżeli system zasila urządzenie stałoprądowe potrzebny jest kontroler napięcia. Do zasilania z systemu fotowoltaicznego urządzeń zmiennoprądowych konieczne jest użycie falownika. Potrzebna jest także odpowiednia konstrukcja kierująca moduły lub panele w kierunku Słońca oraz zabezpieczająca przed kradzieżą.
Ogniwa fotowoltaiczne
Podstawowy przyrząd elektronowy używany do zamiany energii słonecznej na elektryczną za pomocą efektu fotowoltaicznego, nazywany jest ogniwem fotowoltaicznym lub słonecznym. Uformowany jest on w materiale półprzewodnikowym, w którym pod wpływem absorpcji promieniowania powstaje napięcie na zaciskach przyrządu. Po dołączeniu obciążenia do tych zacisków płynie przez nie prąd elektryczny. Najpowszechniejszym materiałem używanym do produkcji ogniw jest krzem. Największe sprawności przetwarzania promieniowania słonecznego (do 30 %) uzyskuje się z ogniw wytworzonych z arsenku galu (GaAs), ale ogniwa te są najdroższe i dlatego stosowane przede wszystkim w zastosowaniach w kosmosie.
Satelity i pojazdy kosmiczne zasilane z ogniw słonecznych
Typowe ogniwo fotowoltaiczne jest to płytka półprzewodnikowa z krzemu krystalicznego lub polikrystalicznego, w której została uformowana bariera potencjału np. w postaci złącza p-n. Grubość płytek zawiera się w granicach 200 - 400 mikrometrów. Na przednią i tylnią stronę płytki naniesione są metaliczne połączenia, będące kontaktami i pozwalające płytce działać jako ogniwo fotowoltaiczne.
Ogniwa z krzemu monokrystalicznego wykonywane są płytek o kształcie okrągłym, a następnie przycinane na kwadraty dla zwiększenia upakowania na powierzchni modułu. Monokrystaliczne ogniwa fotowoltaiczne wykazują najwyższe sprawności konwersji ze wszystkich ogniw krzemowych, ale również są najdroższe w produkcji. W badaniach laboratoryjnych pojedyncze ogniwa osiągają sprawności rzędu 24%. Ogniwa produkowane na skalę masową mają sprawności około 17%. Polikrystaliczne ogniwa krzemowe wykonane są z dużych prostopadłościennych bloków krzemu, wytwarzanych w specjalnych piecach, które powoli oziębiają roztopiony krzem, aby zainicjować wzrost polikryształu o dużych ziarnach. Bloki te są cięte na prostokątne płytki, w których również formowana jest bariera potencjału. Polikrystaliczne ogniwa są trochę mniej wydajne niż monokrystaliczne, ale ich koszt produkcji jest też trochę niższy.
W chwili obecnej przemysł fotowoltaiczny oparty jest głównie na krzemie krystalicznym i polikrystalicznym (w 1997 roku - ok. 80% światowej produkcji). Podstawowymi zaletami tej technologii są: możliwość wykorzystania doświadczeń bardzo dobrze rozwiniętego przemysłu półprzewodnikowego (mikroelektroniki), relatywnie wysokie sprawności przetwarzania promieniowania słonecznego, prostota i bardzo dobra stabilność pracy. Jednakże ogniwa takie są stosunkowo grube i zużywając dużo drogiego materiału, mają ograniczoną wielkość i muszą być łączone, a więc moduły nie są monolitycznie zintegrowane.
Przewiduje się, że następna generacja ogniw fotowoltaicznych będzie się opierać na technologiach znanych szeroko jako technologie "cienkowarstwowe". Dzięki stosowaniu jedynie bardzo cienkich warstw (grubości pojedynczych mikrometrów) drogiego materiału półprzewodnikowego na tanich podłożach o dużej powierzchni można znacznie zredukować całkowity koszt ogniwa fotowoltaicznego. Ogniwa cienkowarstwowe są mniej sprawne od najlepszych ogniw z krzemu krystalicznego, ale oczekuje się, że w przyszłości, przy produkcji na skalę masową, będą one znacznie tańsze. Obecnie, najbardziej zaawansowane ogniwa cienkowarstwowe wykonane są z krzemu amorficznego (a-Si) i jego stopów (a-SiGe, a-SiC). Technologia pojedynczych, podwójnych i potrójnych ogniw jest dobrze rozwinięta i skomercjalizowana. Ogniwa potrójne osiągnęły w skali laboratoryjnej sprawność 13%. Ogniwa z krzemu amorficznego są powszechnie używane w produktach wymagających małej mocy zasilania (kalkulatory kieszonkowe, zegarki, itp.).
Zaletami ogniw wytworzonych z krzemu amorficznego są: mały koszt materiału, niewielkie zużycie energii przy produkcji modułu (głównie dzięki niskiej temperaturze procesu), możliwość osadzania na giętkich podłożach, zintegrowane połączenia ogniw i możliwość uzyskania dużych powierzchni. Ogniwa i moduły mogą być produkowane w dowolnych kształtach i rozmiarach oraz projektowane w sposób umożliwiający integrację z fasadami i dachami budynków lub w postaci dachówek. Mogą być one projektowane jako nieprzezroczyste lub półprzezroczyste. Jednakże wydajność ogniwa jest niższa niż w przypadku krzemu krystalicznego. Duże zaangażowanie przemysłu w technologie cienkowarstwowe rokuje nadzieję na obniżenie kosztów produkcji.
Innymi materiałami używanymi do wyrobu ogniw cienkowarstwowych są tellurek kadmu (CdTe) i selenek indowo-miedziowy (CIS - copper indium diselenide). Zademonstrowano już możliwości produkcji, na dużą skalę, ogniw wykonanych z tych materiałów, ale w przeciwieństwie do ogniw z krzemu amorficznego, nie zostały one jeszcze wprowadzone do produkcji masowej.
Moduły i panele fotowoltaiczne
Ogniwo fotowoltaiczne jest podstawowym elementem systemu fotowoltaicznego. Pojedyncze ogniwo produkuje zazwyczaj pomiędzy 1 a 2 W, co jest niewystarczające dla większości zastosowań. Dla uzyskania większych napięć lub prądów ogniwa łączone są szeregowo lub równolegle tworząc moduł fotowoltaiczny. Moc takich modułów (dostępne na rynku maja powierzchnię od 0,3 do 1 m2) wyrażana jest w watach mocy szczytowej (Wp - watt peak), zdefiniowanych jako moc dostarczana przez nie w warunkach standardowych (STC), tj. przy promieniowaniu słonecznym AM1.5 o mocy 1000 W/m2 i temperaturze otoczenia 25°C i zwykle kształtuje się pomiędzy 30 a 120 Wp. W praktyce moduły rzadko pracują przy warunkach standardowych, więc użyteczne jest posiadanie charakterystyk prądowo-napięciowych (I - V) wydajności modułu w szerokim zakresie warunków pracy. Moduły są hermetyzowane, aby uchronić je przed korozją, wilgocią, zanieczyszczeniami i wpływami atmosfery. Obudowy muszą być trwałe, ponieważ dla modułów fotowoltaicznych oczekuje się czasów życia przynajmniej 20 - 30 lat. Na rynku znajduje się szeroki wachlarz modułów o różnej wielkości pokrywający zapotrzebowanie na szybko rosnącą ilość zastosowań fotowoltaicznych. Wytwarza się specjalne moduły, które są zintegrowane z dachami lub fasadami budynków. Produkowane są również moduły szczególnie odporne na korozję wywołaną słoną wodą morską. Znajdują one zastosowanie na łodziach żaglowych, znakach nawigacyjnych i latarniach morskich, gdzie muszą być szczególnie odporne na korozję od słonej wody. Ostatnim osiągnięciem w tej dziedzinie jest wytworzenie półprzezroczystego modułu, który może być używany jako okno w budynkach.
Panel fotowoltaiczny składa się z wielu modułów, które zostały wzajemnie połączone dla uzyskania większych mocy. Wytwarzają one prąd stały. Poziom prądu na wyjściu panelu zależy ściśle od nasłonecznienia, ale może być zwiększony poprzez równoległe łączenie modułów. Napięcie otrzymywane z modułu zależy w niewielkim stopniu od poziomu nasłonecznienia. Panel fotowoltaiczny może być zaprojektowany do pracy przy praktycznie dowolnym napięciu, aż do kilkuset woltów, dzięki szeregowemu łączeniu modułów. Dla małych zastosowań panele fotowoltaiczne mogą pracować tylko przy napięciu 12 lub 14 woltów, podczas gdy dla zastosowań dołączonych do sieci, duże panele mogą pracować przy napięciu 240 woltów lub więcej. Panele zamontowane na konstrukcjach mocujących z dołączonym okablowaniem nazywane są kolektorem fotowoltaicznym (PV array). W mniejszych systemach kolektor fotowoltaiczny może zawierać pojedynczy panel.
Dostępne obecnie na rynku są jedynie moduły wytwarzane z krzemu krystalicznego, krzemu amorficznego i CdTe. Moduły fotowoltaiczne są przeważnie płaskie i zawierają od 18 do 180 monokrystalicznych lub polikrystalicznych ogniw krzemowych. Moc wyjściowa waha się od 30 Wp do 120 Wp. Sprawności modułów komercyjnych zwiększają się z roku na rok wraz z poprawą technologii. Najbardziej zaawansowane komercyjne moduły z krzemu krystalicznego wykazują obecnie sprawności powyżej 16 %, podczas gdy przeciętne moduły zawierające krzem mono- lub polikrystaliczny moją sprawności około 11 % do 13 %. Większość nich ma czas życia co najmniej 20 lat. Czas zwrotu kosztów energii waha się od 2 do 6 lat w zależności od regionu i klimatu. Cienkowarstwowe moduły fotowoltaiczne są tańsze, przy produkcji masowej, niż moduły z krzemu krystalicznego, ale mają niższe wydajności. Większość dostępnych obecnie na rynku modułów z krzemu amorficznego ma sprawności pomiędzy 4 % i 8 %. Zwrot kosztów energii szacowany jest na 1 do 3 lat.
Najlepsze moduły konstruowane są do zastosowań kosmicznych mają sprawności powyżej 20% i zawierają ogniwa słoneczne z arsenku galu o sprawności dochodzącej do 30%.
Istnieje także pojęcie ogniwa pasożytniczego, a więc ogniwa pojawiającego się samoistnie w niezamierzonym miejscu i powodującego niekorzystne skutki np.:
- korozja metali – pasożytnicze ogniwo pojawia się np. na zanieczyszczonych i wilgotnych połączeniach dwóch różnych metali lub np. pomiędzy kadłubem statku zanurzonego w elektrolicie (wodzie morskiej), a elementami wykonanymi z innych metali (np. śrubą)
- szumy elektryczne – mikroogniwa na zabrudzonych stykach
- ogniska zapalne – ogniwa tworzące się na implantach wewnątrz organizmu
Przykłady ogniw galwanicznych:
[edytuj] Zobacz też
