CIGS - Cienkie Warstwy Materiału Słonecznego: Jak Zmienić Świat Energii?

Materialem, który w ostatnich latach staje się coraz bardziej popularny w branży energetyki odnawialnej, jest CIGS (Copper Indium Gallium Selenide), czyli miedzio-indowo-galowy selenek. To cienkowarstwowa technologia fotowoltaiczna, oferująca wiele zalet w porównaniu do tradycyjnych ogniw słonecznych krzemowych.

Właściwości i Użyteczność CIGS

CIGS charakteryzuje się wysoką sprawnością konwersji energii słonecznej – osiągając nawet ponad 23%. Jest to możliwe dzięki unikalnym właściwościom materiałowym, w których poszczególne metale tworzą strukturę absorbującą promieniowanie słoneczne na szerokim spektrum długości fal.

Oto kilka kluczowych cech CIGS:

• Wysoka sprawność: Jak wspomniano wcześniej, ogniwa CIGS oferują wysoką sprawność konwersji energii słonecznej, co przekłada się na większą produkcję energii z tej samej powierzchni modułów fotowoltaicznych.
• Niska temperatura pracy: CIGS ma niski współczynnik temperaturowy, co oznacza, że jego sprawność nie spada tak drastycznie w wysokich temperaturach jak w przypadku ogniw krzemowych.
• Elastyczność i lekkość: CIGS może być wytwarzany na elastycznych podłożach, takich jak plastik lub metal, co otwiera nowe możliwości dla zastosowań mobilnych i architektonicznych.

Produkcję Ogniw CIGS:

Proces produkcji ogniw CIGS jest złożony i wymaga precyzyjnej kontroli warunków. Ogólnie rzecz biorąc, składa się z następujących etapów:

1. Przygotowanie podłoża: Na przykład szklane lub metalowe płytki są dokładnie oczyszczane i przygotowywane do naniesienia warstwy CIGS.

2. Depozycja cienkiej warstwy: Elementy miedzi, indu, galu i selenu są nanoszone na podłoże w postaci cienkich warstw za pomocą różnych technik, takich jak techniki odparowania lub rozpylania.

3. Proces wyżarzania: Módl CIGS jest podgrzewany w kontrolowanej atmosferze, aby utworzyć optymalną strukturę materiału i zapewnić dobrą przewodność elektryczną.

4. Dodanie warstwy kontaktowej: Warstwa metalowa, taka jak miedź lub aluminium, jest nakładana na górną część modułu CIGS, aby zapewnić efektywny przepływ prądu.

Zalety CIGS w Porównaniu do Krzemu:

CIGS oferuje kilka zalet nad tradycyjnymi ogniwami słonecznymi krzemowymi:

• Niższe koszty produkcji: Produkcja ogniw CIGS jest zazwyczaj tańsza niż produkcja ogniw krzemowych, co czyni je bardziej konkurencyjnymi cenowo.

• Mniejsza ilość materiału: CIGS wykorzystuje znacznie mniej materiału niż ogniwa krzemowe, co zmniejsza wpływ na środowisko i zapotrzebowanie na surowce.

• Lepsze działanie w warunkach słabych nasłonecznienia: CIGS ma lepszą sprawność w warunkach słabszego oświetlenia, co czyni je odpowiednimi do instalacji w miejscach o niższej intensywności światła słonecznego.

• Większa elastyczność w zastosowaniach: Elastyczność i lekkość modułów CIGS otwierają nowe możliwości dla różnych aplikacji, takich jak instalacje na dachach budynków, fasadach czy konstrukcjach mobilnych.

Przyszłość CIGS: Perspektywy i Wyzwania

Technologia CIGS ma duży potencjał w przyszłości energetyki słonecznej. Jednak istnieją również pewne wyzwania, które muszą zostać przezwyciężone, aby ta technologia mogła się w pełni rozwinąć:

• Stabilność długoterminowa: CIGS może cierpieć na degradację w czasie, co wpływa na jego sprawność.
• Dostępność materiałów: Niektóre metale używane do produkcji CIGS są rzadko spotykane, co może prowadzić do wyższych kosztów produkcji i ograniczeń dostępności.

Mimo tych wyzwań, CIGS jest obiecującą technologią fotowoltaiczną, która ma potencjał, aby znacząco przyczynić się do rozwoju energetyki odnawialnej w przyszłości.

Z czasem dalsze badania i rozwój technologiczny mogą doprowadzić do pokonania obecnych ograniczeń i uczynienia CIGS jeszcze bardziej konkurencyjnym w stosunku do tradycyjnych ogniw słonecznych.