Το ηλιακό πάνελ είναι μια συσκευή που μετατρέπει την ενέργεια της ηλιακής ακτινοβολίας άμεσα ή έμμεσα σε ηλεκτρική ενέργεια μέσω φωτοηλεκτρικού ή φωτοχημικού φαινομένου απορροφώντας το ηλιακό φως. Το κύριο υλικό των περισσότερων ηλιακών συλλεκτών είναι το «πυρίτιο», αλλά λόγω του υψηλού κόστους παραγωγής, η ευρεία χρήση του εξακολουθεί να έχει ορισμένους περιορισμούς.

Σε σύγκριση με τις συνηθισμένες μπαταρίες και τις επαναφορτιζόμενες μπαταρίες, τα ηλιακά κύτταρα ανήκουν στην περισσότερη εξοικονόμηση ενέργειας και στην προστασία του περιβάλλοντος των πράσινων προϊόντων.

Επί του παρόντος, τα υλικά κρυσταλλικού πυριτίου (συμπεριλαμβανομένου του πολυκρυσταλλικού πυριτίου και του μονοκρυσταλλικού πυριτίου) είναι τα σημαντικότερα φωτοβολταϊκά υλικά, με μερίδιο αγοράς άνω του 90%, και θα παραμείνουν τα κύρια υλικά των ηλιακών κυψελών για μεγάλο χρονικό διάστημα στο μέλλον. Για πολύ καιρό, η τεχνολογία παραγωγής υλικών πολυπυριτίου βρίσκεται στα χέρια 10 εργοστασίων 7 εταιρειών σε 3 χώρες, όπως οι Ηνωμένες Πολιτείες, η Ιαπωνία και η Γερμανία, διαμορφώνοντας μια κατάσταση αποκλεισμού τεχνολογίας και μονοπωλίου της αγοράς. Η ζήτηση για πολυπυρίτιο έρχεται κυρίως από ημιαγωγούς και ηλιακά κύτταρα. Σύμφωνα με διαφορετικές απαιτήσεις καθαρότητας, χωρισμένες σε ηλεκτρονικά και ηλιακά επίπεδα ενέργειας. Με την ταχεία ανάπτυξη της βιομηχανίας φωτοβολταϊκών, η ζήτηση για ηλιακό πολυπυρίτιο για ηλιακά κύτταρα αυξάνεται ταχύτερα από αυτή του πολυπυριτίου ημιαγωγών και αναμένεται ότι η ζήτηση για ηλιακό πολυπυρίτιο θα ξεπεράσει αυτή του ηλεκτρονικού πολυπυριτίου μέχρι το 2008. Η παγκόσμια συνολική παραγωγή ηλιακών κυψελών αυξήθηκε από 69 MW το 1994 σε σχεδόν 1200 MW το 2004, μια αύξηση 17 φορές σε μόλις 10 χρόνια.

Πάνελ κρυστάλλου πυριτίου: ηλιακά κύτταρα πολυκρυσταλλικού πυριτίου, ηλιακά κύτταρα μονοκρυσταλλικού πυριτίου.

Πάνελ άμορφου πυριτίου: ηλιακά κύτταρα λεπτής μεμβράνης, οργανικά ηλιακά κύτταρα.

Πάνελ χημικής βαφής: ηλιακά κύτταρα ευαισθητοποιημένα σε βαφές.

Ευέλικτη ηλιακή κυψέλη

Μονοκρυσταλλικό πυρίτιο

Οι ηλιακές κυψέλες μονοκρυσταλλικού πυριτίου έχουν απόδοση μετατροπής περίπου 18%, έως και 24%, η οποία είναι η υψηλότερη από οποιονδήποτε τύπο ηλιακών κυψελών, αλλά είναι πολύ ακριβό για ευρεία χρήση. Επειδή το μονοκρυσταλλικό πυρίτιο είναι γενικά σφραγισμένο με σκληρυμένο γυαλί και αδιάβροχη ρητίνη, είναι στιβαρή και ανθεκτική, με διάρκεια ζωής έως και 25 χρόνια.

πολυπυρίτιο

Η διαδικασία κατασκευής των ηλιακών κυψελών πολυκρυσταλλικού πυριτίου είναι παρόμοια με αυτή των ηλιακών κυψελών μονοκρυσταλλικού πυριτίου, αλλά η απόδοση φωτοηλεκτρικής μετατροπής των ηλιακών κυψελών πολυκρυσταλλικού πυριτίου είναι πολύ χαμηλότερη και η απόδοση φωτοηλεκτρικής μετατροπής είναι περίπου 16%. Όσον αφορά το κόστος παραγωγής, είναι φθηνότερα από τα ηλιακά κύτταρα μονοκρυσταλλικού πυριτίου και τα υλικά είναι απλά στην κατασκευή, εξοικονομώντας κατανάλωση ενέργειας και το συνολικό κόστος παραγωγής είναι χαμηλότερο, επομένως έχει αναπτυχθεί σε μεγάλο αριθμό. Επιπλέον, τα ηλιακά κύτταρα πολυκρυσταλλικού πυριτίου έχουν μικρότερη διάρκεια ζωής από τα μονοκρυσταλλικά ηλιακά κύτταρα πυριτίου. Τα ηλιακά κύτταρα μονοκρυσταλλικού πυριτίου είναι ελαφρώς καλύτερα σε κόστος και απόδοση.

Άμορφο πυρίτιο

Το άμορφο ηλιακό στοιχείο πυριτίου είναι ένας νέος τύπος ηλιακών κυψελών λεπτής μεμβράνης που εμφανίστηκε το 1976. Είναι εντελώς διαφορετικός από τη μέθοδο παραγωγής ηλιακών κυψελών μονοκρυσταλλικού πυριτίου και πολυκρυσταλλικού πυριτίου. Η διαδικασία είναι πολύ απλοποιημένη, η κατανάλωση υλικού πυριτίου είναι μικρότερη και η κατανάλωση ενέργειας χαμηλότερη. Ωστόσο, το κύριο πρόβλημα των ηλιακών κυψελών άμορφου πυριτίου είναι ότι η απόδοση φωτοηλεκτρικής μετατροπής είναι χαμηλή. Το διεθνές προηγμένο επίπεδο είναι περίπου 10% και δεν είναι σταθερό. Με την παράταση του χρόνου, η απόδοση μετατροπής μειώνεται.