Fotowoltaika, jakiej nie znamy.

Ogniwa fotowoltaiczne produkowane są od dziesiątków lat. Pierwsze z nich powstawały w laboratoriach a ich sprawności oscylowały wokół 1%. Obecnie produkowane ogniwa mogą pochwalić się efektywnością przetwarzania energii słonecznej dochodzącą do kilkudziesięciu procent, ale to nie sprawność stanowi największe wyzwanie. Główne problemy, z jakimi borykają się obecnie producenci to redukcja kosztów produkcji (produkcja tradycyjnych paneli fotowoltaicznych jest bardzo energochłonna), oraz problem ich zastosowana. Natura promieniowania słonecznego, duża zmienność docierającej energii powoduje, że źródło to mimo olbrzymiego potencjału trudne jest do wykorzystania.

Quo vadis fotowoltaiko?

W dziedzinie innowacji ciekawie prezentują się technologia rozwijane pod szyldem ogniw trzeciej i czwartej generacji. Są to technologie produkcji oparte o założenia rozwiązań zwanych „low cost, clean power generation„ czyli ogniw o niskich kosztach produkcji oraz zapotrzebowaniu na energie w procesie produkcyjnym w przeliczeniu na kW mocy. W dodatku często, choć nie zawsze poszukuje się rozwiązań wysokoefektywnych charakteryzujących się wysokim współczynnikiem konwersji energii słonecznej na elektryczną. Wiodący prym w tej dziedzinie mają technologie ogniw fotoelektrochemicznych, polimerowych, silikonowych, nanokrystalicznych, syntetycznych barwników organicznych.

Najstarszą w tym gronie jest technologia ogniw silikonowych(krzemowych), która zapoczątkowała poszukiwanie tanich technologii produkcji paneli słonecznych a od kilku lat ogniwa silikonowe produkowane są na masową skalę. Krok milowy w rozwój tej technologii włożyła firma Nanosolar http://www.nanosolar.com/ (od 2002r wspierana przez Google) rozwijając i usprawniając technologię produkcji paneli silikonowych(błony krzemowe) planuje osiągnąć poziom cenowy 0,99USD ok. 2,5zł za kW mocy oraz tak zwany, „energy payback”, czyli czas, po jakim ogniowo wyprodukuję energię równą tej potrzebnej do jego wyprodukowania na poziomie ok. jednego miesiąca. Są to parametry, przy których energia produkowana z ogniw PV może być konkurencyjna cenowo z tą produkowaną z paliw kopalnych. Patrząc na dynamikę wzrostu produkcji oraz spadek kosztów można być optymistycznie nastawionym do możliwości rozwoju tej technologii wytwarzania PV. Firnie udało się przełamać 2 podstawowe stereotypy wysoka cena i duże zużycie energii w procesie technologicznym.

Jeżeli w przypadku firmy Nanosolar mamy do czynienia z ewolucyjnym podejściem do problemu tak firma Dyesol http://www.dyesol.com od razu zaczyna od rewolucji. Technologia, jaką wykorzystują to Dye-sensitized solar cells polegająca na adaptacji zjawiska fotosyntezy, zachodzącej w roślinach, do produkcji energii elektrycznej. Podobnie jak chlorofil syntetyczny barwnik absorbuje światło w wyniku, czego generuje elektron, który przechodzi przez przewodzącą strefę błony półprzewodnika do obwodu. Technologia jest obecnie w fazie prac prototypowych a sprawność procesu oscyluje wokół 4% jednak wiąże się z nią wielkie nadzieje. Zwłaszcza, że jest technologia niskich kosztów produkcji.

Po pierwsze efekt fotowoltaiczny uzyskuje się w szerokim zakresie promieniowania słonecznego, przez co istnieje możliwość produkcji energii nawet przy braku bezpośredniego oświetlenia słonecznego (dni częściowo pochmurne).

Po drugie szeroki zakres zastosowana niespotykany w innych metodach. Produkowana w ten sposób ogniwo PV może nieć rozmaite kolory jak również może być przeźroczyste lub półprzeźroczyste, co daje możliwości produkcji np. okiem produkujących energię elektryczną z wpadającego przez nie światła. Patrząc na liczbę oszklonych wieżowców i powierzchnię ich okien jest to niewyobrażalny potencjał energii do wykorzystania. A w dodatku łatwo można znaleźć zastosowanie dla tak produkowanej energii, ponieważ występuje tu ścisła korelacja nasłonecznienia ze wzrostem zapotrzebowaniem na energię. Mam na myśli problem klimatyzacji budynków, który zawsze nasila się w słonecznie dni. Jest to technologia rozwijana pod konkretne zastosowanie.

Technologia ta niewątpliwie ma szansę wnieś wiele do rozwoju energetyki słonecznej a nawet ją zrewolucjonizować. Pamiętajmy, że energia słoneczna stanowi największe źródło energii odnawialnej.

Pozdrawiam

Bogdan Szymański