Ποια είναι η αποτελεσματικότητα των διαφορετικών υλικών ηλιακών πάνελ;

Η ηλιακή ενέργεια γίνεται ολοένα και πιο δημοφιλής πηγή ανανεώσιμων πηγών ενέργειας λόγω της βιωσιμότητας και της οικονομικής αποδοτικότητάς της. Η απόδοση των ηλιακών συλλεκτών είναι ένας σημαντικός παράγοντας για τον καθορισμό της απόδοσής τους και του επιπέδου της ενεργειακής απόδοσης που μπορούν να παράγουν. Υπάρχει μια ποικιλία υλικών που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή ηλιακών συλλεκτών, το καθένα με διαφορετικά επίπεδα απόδοσης και καταλληλότητας για διαφορετικές εφαρμογές. Σε αυτήν την ανάλυση και σύγκριση, θα συγκρίνουμε την απόδοση 5 διαφορετικών υλικών ηλιακών πάνελ: Μονοκρυσταλλικό πυρίτιο, πολυκρυσταλλικό πυρίτιο, άμορφο πυρίτιο, περοβσκίτης και σεληνιούχο γαλλίου του χαλκού (CIGS).

Οι ηλιακοί συλλέκτες μονοκρυσταλλικού πυριτίου είναι το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο υλικό για ηλιακούς συλλέκτες λόγω των υψηλών επιπέδων απόδοσης τους. Αυτά τα πάνελ είναι κατασκευασμένα από ένα Mono συνεχόμενο κρύσταλλο πυριτίου, δίνοντάς τους ομοιόμορφη δομή και καθαρότητα. Η απόδοση των ηλιακών συλλεκτών μονοκρυσταλλικού πυριτίου είναι συνήθως περίπου 20%, πράγμα που σημαίνει ότι μπορούν να μετατρέψουν περίπου το 20% του ηλιακού φωτός που δέχονται σε χρησιμοποιήσιμη ηλεκτρική ενέργεια. Τα υψηλά επίπεδα απόδοσης τα καθιστούν ιδανικά για χρήση σε οικιακές και εμπορικές εγκαταστάσεις.

Τα ηλιακά πάνελ πολυκρυσταλλικού πυριτίου αποτελούνται από πολλούς μικρούς κρυστάλλους πυριτίου και είναι λιγότερο αποδοτικά από τα ηλιακά πάνελ μονοκρυσταλλικού πυριτίου. Η απόδοση των ηλιακών συλλεκτών πολυκρυσταλλικού πυριτίου είναι συνήθως περίπου 15%, πράγμα που σημαίνει ότι μπορούν να μετατρέψουν περίπου το 15% του ηλιακού φωτός που δέχονται σε χρησιμοποιήσιμη ηλεκτρική ενέργεια. Παρά τα χαμηλότερα επίπεδα απόδοσης, τα ηλιακά πάνελ πολυκρυσταλλικού πυριτίου εξακολουθούν να είναι δημοφιλή στους καταναλωτές επειδή είναι λιγότερο ακριβά από τα ηλιακά πάνελ μονοκρυσταλλικού πυριτίου και μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε διάφορες εφαρμογές.

Τα ηλιακά πάνελ άμορφου πυριτίου κατασκευάζονται από μια μη κρυσταλλική μορφή πυριτίου που εναποτίθεται σε ένα υπόστρωμα. Αυτά τα πάνελ είναι πιο λεπτά και πιο εύκαμπτα από τα ηλιακά πάνελ μονοκρυσταλλικού και πολυκρυσταλλικού πυριτίου, καθιστώντας τα ιδανικά για μοναδικές εφαρμογές όπως τα φωτοβολταϊκά ενσωματωμένα σε κτίρια (BIPV). Ωστόσο, τα ηλιακά πάνελ άμορφου πυριτίου έχουν χαμηλότερα επίπεδα απόδοσης από τα ηλιακά πάνελ μονοκρυσταλλικού και πολυκρυσταλλικού πυριτίου, συνήθως περίπου 7-9%.

Τα ηλιακά πάνελ Perovskite είναι ένας σχετικά νέος τύπος ηλιακού πάνελ που χρησιμοποιεί ένα υλικό που ονομάζεται περοβσκίτης για να μετατρέψει το ηλιακό φως σε χρησιμοποιήσιμο ηλεκτρισμό. Αυτά τα πάνελ αυξάνονται γρήγορα σε δημοτικότητα λόγω των υψηλών επιπέδων απόδοσης και της αποδοτικότητας κόστους. Η απόδοση των ηλιακών συλλεκτών περοβσκίτης είναι σήμερα περίπου 25%, η οποία είναι συγκρίσιμη με τα ηλιακά πάνελ μονοκρυστάλλου πυριτίου. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι τα ηλιακά πάνελ περοβσκίτη έχουν τη δυνατότητα να φτάσουν ακόμη υψηλότερα επίπεδα απόδοσης από τα ηλιακά πάνελ μονοκρυστάλλου πυριτίου στο μέλλον.

Τα ηλιακά πάνελ χαλκού ινδίου (CIGS) είναι ηλιακά πάνελ λεπτής μεμβράνης που κατασκευάζονται από μια ένωση χαλκού, ινδίου, γαλλίου και σεληνίου. Αυτά τα πάνελ έχουν κερδίσει δημοτικότητα λόγω των υψηλών επιπέδων απόδοσης, της ικανότητας κατασκευής σε διάφορα σχήματα και μεγέθη και της ευελιξίας τους. Η απόδοση των ηλιακών συλλεκτών CIGS είναι επί του παρόντος περίπου 21%, γεγονός που τα καθιστά μία από τις πιο αποτελεσματικές επιλογές ηλιακών πάνελ λεπτής μεμβράνης που διατίθενται.

Όταν πρόκειται για ηλιακούς συλλέκτες, η απόδοση είναι ένας σημαντικός παράγοντας για τον καθορισμό της απόδοσης και της αποδοτικότητας κόστους. Από αυτή την ανάλυση και σύγκριση, μπορούμε να δούμε ότι τα ηλιακά πάνελ μονοκρυσταλλικού πυριτίου είναι τα πιο αποδοτικά αλλά και τα πιο ακριβά, ενώ τα ηλιακά πάνελ πολυκρυσταλλικού πυριτίου είναι λιγότερο αποδοτικά αλλά πιο προσιτά. Τα ηλιακά πάνελ άμορφου πυριτίου προσφέρουν ευελιξία αλλά χαμηλότερα επίπεδα απόδοσης, ενώ τα ηλιακά πάνελ περοβσκίτη έχουν τη δυνατότητα να γίνουν η πιο αποδοτική επιλογή ηλιακών πάνελ στο μέλλον. Τα ηλιακά πάνελ CIGS προσφέρουν υψηλά επίπεδα απόδοσης και ευελιξία, αλλά δεν χρησιμοποιούνται τόσο ευρέως όσο τα ηλιακά πάνελ με βάση το πυρίτιο. Τελικά, η επιλογή του υλικού ηλιακού πάνελ εξαρτάται από την προβλεπόμενη χρήση, τον προϋπολογισμό και το επιθυμητό επίπεδο απόδοσης.