5/28/2018 Tema 2 Celule Fotovoltaice Tehnologia Film Subtire

1/5

Dreghiciu

LaviniaMS9

Facultatea de Energetica

U.P.B

Celule fotovoltaice, tehnologia "film subtire"

1.Introducere :

Un panou solar fotovoltaictransforma energia luminoasa din razele solare direct nenergie electrica. Componentele principale ale panoului solar reprezinta celulele solare.

Panourile solare se utilizeaza separat sau legate n baterii pentru alimentareaconsumatorilor independenti sau pentru generarea de curent electric ce se livreaza n

reteaua publica.Un panou solar este caracterizat prin parametrii sai electrici cum ar fi tensiunea de

mers n gol sau curentul de scurtcircuit.

Fig.1

Pentru a ndeplini conditiile impuse de producerea de energie electrica, celulele solarese vor asambla n panouri solare utilizand diverse materiale, ceea ce va asigura:- protectie transparenta mpotriva radiatiilor si intemperiilor

- legaturi electrice robuste

- protectia celulelor solare rigide de actiuni mecanice- protectia celulelor solare si a legaturilor electrice de umiditate

- asigurare unei raciri corespunzatoare a celulelor solare

- protectia mpotriva atingerii a elementelor componente conducatoare de electricitate

- posibilitatea manipularii si montarii usoare

5/28/2018 Tema 2 Celule Fotovoltaice Tehnologia Film Subtire

2/5

Fig.2 Modul fotovoltaic

1.1 Celula solara :

O celula solara consta din doua sau mai multe straturi de material semiconductor, celmai ntalnit fiind siliciul. Aceste straturi au o grosime cuprinsa ntre 0,001 si 0,2 mm sisunt dopate cu anumite elemente chimice pentru a forma jonctiuni p si n. Aceasta

structura e similara cu a unei diode. Cand stratul de siliciu este expus la lumina se vaproduce o agitatie a electronilor din material si va fi generat un curent electric.

Celulele, numite si celule fotovoltaice, au de obicei o suprafata foarte mica si curentulgenerat de o singura celula este mic dar combinatii serie, paralel ale acestor celule potproduce curenti suficient de mari pentru a putea fi utilizati n practica. Pentru aceasta,celulele sunt ncapsulate n panouri care le ofera rezistenta mecanica si la intemperii.

1.2Clasificare :

Celulele solare pot fi clasificate dupa mai multe criterii.Cel mai folosit criteriu este dupa grosimea stratului materialului. Aici deosebim celule

cu strat gros si celule cu strat subtire.Un alt criteriu este felul materialului: se ntrebuinteaza, de exemplu, ca materiale

semiconductoare combinatiile CdTe, GaAs sau CuInSe, dar cel mai des folosit estesiliciul.

Dupa structura de baza deosebim materiale cristaline(monocristaline fabricate dinpastile de siliciu monocristalin /policristaline fabricate fabricate din mai multe cristalemici ) respectiv amorfe.

5/28/2018 Tema 2 Celule Fotovoltaice Tehnologia Film Subtire

3/5

n fabricarea celulelor fotovaltaice pe langa materiale semiconductoare, mai nou, exista

posibiltatea utilizarii si a materialelor organice(celulele pe baza de compusi organiciprezinta un impedient , faptul ca aceste celule au un randament redus si o durata de viataredusa, max 5000h) sau a pigmentilor organici (procedura se bazeaza pe efectul de

fotosinteza).

Fig.3 Celula fotovoltaica in film subtire

2.Celule pe baza de siliciu :

2.1 Strat gros :

Celule monocristaline (c-Si) randament mare - n productia n serie se pot atinge panala peste 20 % randament energetic, tehnica de fabricatie pusa la punct; totusi procesul defabricatie este energofag, ceea ce are o influenta negativa asupra periodei de recuperare(timp n care echivalentul energiei consumate n procesul de fabricare devine egalcantitatea de energia generata).

2.2 Strat subtire :

Celule cu siliciu amorf (a-Si) constau dintr-un strat subtire de siliciu amorf (faracristalizare) si din aceasta cauza se numesc celule cu strat subtire.

Se pot produce prin procedeul de condensare de vapori de siliciu si sunt ieftine, dar auun randament scazut in spectrul de lumina solara, totusi au avantaje la lumina slaba,

5/28/2018 Tema 2 Celule Fotovoltaice Tehnologia Film Subtire

4/5

randament energetic al modulelor de la 5 la 7 i se utilizeaza la calculatoarele de buzunarsi ceasuri.

Celule pe baza de siliciu cristalin, microcristalele, au un randament mai bun decatcelulele amorfe si nu au un strat ata de gros ca si celulele policristaline. Se utilizeazapartial la fabricarea de panouri fotovoltaice, dar nu sunt atat de raspandite.

Celulele solare cu filme subiri de siliciu sunt separate de obicei n treicategorii , n funcie de temperatura atinsa n timpul fabricrii straturilorde siliciu.

Metoda temperaturilor nalte, cu temperaturi peste 650 grade C permitecreterea de filme de siliciu cristaline de naltcalitate, fie pe substrat de tipceramic, fie creterea epitaxialpe siliciu imperfect.

Metoda temperaturilor medii folosete temperaturi ntre 400 grade C i 650 grade Cpentru a depune siliciu policristalin peste stratul de baz, n timp ce depunerea latemperaturi joase de 200 grade C dnatere filmelor amorfe de siliciu prin cristalizarea nfaz solid.

2.2.1

Oxizi conductivi transpareni :

Dacpentru contactul din spate al celulei este nevoie de un electrod cuconductivitate ridicat, la partea pa celulei se impune implementarea unuistrat adiional care spermit conducia lateralcu pierderi rezistive sczutepe distane de ordinul a 1 cm, obinuite n practica fabricaiei modulelor desiliciu cu filme subiri.

n plus, acest strat-electrod trebuie sposede i o nalttransmisie opticpentrulumina solar. Oxizii de metal aparinnd clasei oxizilor conductivi transpareni (TCOs)combinaceste douproprieti. Oxizii transpareni conductivi cunosc o varietate largde aplicaii, cum ar fi sticla low-E, nclzirea ferestrelor la avioane, senzori de

gaz, ecrane, celule solare .2.2.2. Materiale TCO :

Cele mai folosite TCOs pentru celulele solare cu filme subiri sunturmtoarele: oxidul de staniu indiuITO (indium tin oxide), oxidul de staniu fluorinatSnO2:F (fluorinated tin oxide) i oxidul de zinc ZnO dopat cu aluminiu, galiu sau bor.

3. Efectul fotovoltaic n structuri de celule solare bazate pe straturisubiri :

Efectul fotovoltaic apare la interacia luminii cu un semiconductor, daca suntndeplinite doucondiii:

- Lumina puternic absorbitsgenereze particule mobile (electroni, goluri,excitoni, polaroni, etc.) care se pot mica prin solid prin transport direct n benzienergetice sau prin hopping;

- Sexiste un cmp electric care ssepare purttorii de sarcinprovenii dinfotogenerarea directsau din disocierea excitonilor creai de lumin i

5/28/2018 Tema 2 Celule Fotovoltaice Tehnologia Film Subtire

5/5

s-i pompeze n circuitul exterior.

4.Concluzii :

Studiul detaliat al efectului fotovoltaic presupune cunoaterea mecanismuluiefectului, a surselor sale, a proceselor de generare i recombinare a purttorilor desarcin, a efectului doprii, precum i a dependenei fotocurentului de lungimea de undsi de intensitatea radiaiei incidente.

5.Bibliografie :

[1]http://www.electromed.ro/files/energie-fotovoltaica.pdf[2]http://energie-verde.ro/panouri-fotovoltaice

[3]http://www.panourifotovoltaice.eu/generalitati-despre-panourile-fotovoltaice/4-starea-tehnologiei-fotovoltaice.html

[4]Optical fiber coupling to a laser diode through chalcogenide microlensesA. Velea,M. Rusu, M. Popescu - Journal of Optoelectronics and Advanced Materials Vol. 11,Issue. 10, pp. 13791383, October 2009, ISSN 1454-4164

[5]Effects of proton irradiation on structural and optical properties of CdS thin filmsused in photovoltaic applications, Veta Ghenescu, L.Ion, M. Ghenescu, M. Rusu, M.Gugiu, G. Velisa, Oana Porumb, S.Antohe, Journal of Optoelectronics and AdvancedMaterialsRapid Communications, Vol. 3, Issue 10, p. 1023-1026, October2009 ISSN 1842-6573

http://www.electromed.ro/files/energie-fotovoltaica.pdfhttp://www.electromed.ro/files/energie-fotovoltaica.pdfhttp://www.electromed.ro/files/energie-fotovoltaica.pdfhttp://energie-verde.ro/panouri-fotovoltaicehttp://energie-verde.ro/panouri-fotovoltaicehttp://energie-verde.ro/panouri-fotovoltaicehttp://www.panourifotovoltaice.eu/generalitati-despre-panourile-fotovoltaice/4-starea-tehnologiei-fotovoltaice.htmlhttp://www.panourifotovoltaice.eu/generalitati-despre-panourile-fotovoltaice/4-starea-tehnologiei-fotovoltaice.htmlhttp://www.panourifotovoltaice.eu/generalitati-despre-panourile-fotovoltaice/4-starea-tehnologiei-fotovoltaice.htmlhttp://www.panourifotovoltaice.eu/generalitati-despre-panourile-fotovoltaice/4-starea-tehnologiei-fotovoltaice.htmlhttp://www.panourifotovoltaice.eu/generalitati-despre-panourile-fotovoltaice/4-starea-tehnologiei-fotovoltaice.htmlhttp://www.panourifotovoltaice.eu/generalitati-despre-panourile-fotovoltaice/4-starea-tehnologiei-fotovoltaice.htmlhttp://energie-verde.ro/panouri-fotovoltaicehttp://www.electromed.ro/files/energie-fotovoltaica.pdf