Czy ogniwa fotowoltaiczne mogą być tańsze?

Ogniwa fotowoltaiczne stają się coraz popularniejsze, również w Polsce. Wynika to między innymi z faktu, iż technologia ta stała się nieco tańsza. Czy jest szansa na to, aby ceny ogniw fotowoltaicznych w najbliższych latach jeszcze spadły?

Wafle krzemowe – podstawa ogniw fotowoltaicznych

Jednym z najważniejszych składników ogniw fotowoltaicznych są wafle krzemowe. Mówiąc najprościej, są to cienkie plastry monokrystalicznego krzemu. Są one wykorzystywane również do produkcji mikroczipów. Rzecz jednak w tym, że ich wytwarzanie nie należy do tanich. Wymaga ona bowiem wiele energii, a także dużo czasu. Ponadto około połowy krzemu ulega utracie podczas produkcji wafli.

Jak w praktyce wygląda proces produkcji wafli krzemowych? Otóż pierwszym jego etapem jest dostarczenie zanieczyszczonego kawałka krzemu, który zostaje upłynniony, a następnie oczyszczony dzięki dodaniu chloru. W ten sposób powstaje chlorosilan. Kolejnym krokiem jest powrót do postaci krystalicznej. W tym celu niezbędne jest dodanie wodoru. Następnie dochodzi do podzielenia kawałków krzemu i roztopienie ich w temperaturze 1450 stopni Celsjusza. Uzyskany w ten sposób materiał jest przelewany do form, a po zastygnięciu jest krojony na małe wafle.

Nowa metoda uzyskiwania wafli krzemowych

Duże straty krzemu sprawiają, że proces produkcji wafli jest drogi. Z innowacyjnym pomysłem w tym zakresie wystąpili naukowcy z Fraunhofer. Twierdzą oni, że w toku proponowanego przez nich procesu produkcji można ograniczyć straty krzemu o 50%, a zużycie energii o 80%. Wciąż konieczny jest chlorosilan oraz wodór. Naukowcy proponują jednak, aby nie dochodziło do zastygnięcia materiału, tylko by od razu nadawać mu pożądaną formę.

Oddzielenie poszczególnych wafli jest znacznie łatwiejsze po zastosowaniu podłoża w formie porowatego krzemu. Co ważne, mogą być one używane wielokrotnie, co przekłada się na aspekt ekonomiczny. Poszczególne bloki z krzemu mają regularne kształty, dzięki czemu nie zachodzi konieczność ich późniejszego dzielenia. Co więcej, uzyskane w ten sposób wafle mogą mieć od razu pożądaną grubość. Ta w przypadku stosowanego dotychczas procesu produkcji ma zawsze od 150 do 200 mikrometrów. Chcąc uzyskać inną grubość, doszłoby do jeszcze większych strat materiałowych, co stawiałoby pod dużym znakiem zapytania opłacalność przedsięwzięcia. Natomiast możliwość uzyskiwania cieńszych wafli krzemowych wskutek wykorzystania nowej technologii produkcji pozwala na oszczędność materiału, a co za tym idzie na niższy koszt ogniw fotowoltaicznych.

Fotowoltaika i jej znaczenie w transformacji energetycznej

Transformacja energetyczna gospodarki wymaga zdywersyfikowania źródeł energii. Wynika to z faktu, iż źródła o charakterze odnawialnym nie są tak pewne jak na przykład węgiel. Ogniwa fotowoltaiczne są wykorzystywane nie tylko w przydomowych instalacjach, ale też w gospodarstwach rolnych, przedsiębiorstwach, instytucjach, a nawet do zasilania elementów infrastruktury drogowej. Z tego względu spadek cen ogniw sprawiłby, że jeszcze więcej osób zainteresowałoby się inwestowaniem w fotowoltaikę, co byłoby z korzyścią dla środowiska naturalnego.

Paweł Stasiuk

Udostępnij