Les cel·les solars de pel·lícula prima són una segona generació de cèl·lules solars. Aquestes cel·les es construeixen mitjançant el dipòsit d'una o més capes primes, o de pel·lícula prima (TF) de material fotovoltaic sobre un substrat, com ara vidre, plàstic o metall.
El gruix de la pel·lícula varia des d'uns pocs nanòmetres (nm) fins a desenes de micròmetres (µm). La pel·lícula és molt més prima que la cel·la solar de silici cristal·lí convencional (c-Si) de primera generació, que utilitza hòsties de fins a 200 µm de gruix.
Això permet que les cèl·lules de pel·lícula prima siguin flexibles i de menor pes.
Actualment s'inverteix molta investigació en augmentar l'eficiència d'aquestes tecnologies, ja que prometen assolir l'objectiu de produir a baix cost i d'alta eficiència.
On es fan servir les cèl·lules solars de pel·lícula fina?
S'utilitza en la construcció de sistemes d'energia fotovoltaica integrats i com a material de vidre fotovoltaic semitransparent que es pot laminar a finestres.
Altres aplicacions comercials utilitzen panells solars de pel·lícula prima rígida (intercalats entre dos panells de vidre) en algunes de les centrals fotovoltaiques més grans del món.
Aquestes cel·les solars també són una bona opció per utilitzar-les en naus espacials pel seu pes reduït.
Tipus de cèl·lules fotovoltaiques de capa prima
Molts dels materials fotovoltaics es fabriquen amb diferents mètodes de deposició en una varietat de substrats. Les cèl·lules solars de pel·lícula prima generalment es classifiquen dacord amb el material fotovoltaic utilitzat. Segons aquests criteris es troben els següents tipus de cèl·lules fotovoltaiques de capa prima.
-
El silici amorf (a-Se) , i altres silicones de pel·lícula prima (TF-Se)
-
Teluri de cadmi (CdTe)
-
Gal·li indi i coure seleniur (CIS o CIGS)
-
Cèl·lules solars sensibles al color (DSC) i altres cèl·lules solars orgàniques.
-
Arseniur de gal·li (GaAs)
Teluri de cadmi (CdTe)
El tel·lurur de cadmi és la tecnologia de pel·lícula prima més avançada. Aproximadament la meitat de la producció mundial de panells fotovoltaics i més de la meitat del mercat de pel·lícules primes estan a les mans d'aquesta tecnologia.
L'eficiència del cel·lular in vitro ha augmentat en els darrers anys i està en línia amb la pel·lícula prima CIGS i propera a l'eficiència del silici multicristal·lí.
Si bé les preocupacions ambientals sobre la toxicitat del cadmi poden remeiar-se completament reciclant cadmi al final del seu període. L'ús de materials escassos també pot ser un problema per a la viabilitat econòmica d'aquest tipus de cel·les.
Gal·li indi i coure seleniur (CIS o CIGS)
Una cèl·lula fotovoltaica de seleni, gal·li o CIGS utilitza un adsorbent de seleni, gal·li, indi i coure, els altres tipus de gal·li lliure s'abreugen CIS.
Aquesta tecnologia és un dels tres corrents principals de les cel·les de pel·lícula prima, les altres dues són tel·lurur de cadmi i silici amorf, que té una eficiència de laboratori del 5% i una quota de mercat del 5%.
El silici amorf
El silici amorf és una forma múltiple de silici no cristal·lí i ha estat la tecnologia de pel·lícula prima més avançada fins ara.Els productes basats en silici són menys problemàtics que els productes CIS i CdTe.
A més, no hi ha cap objecció a l'ús de silici estàndard com a resultat de la resistència política a l'ús de materials no verds en la producció d'energia solar.
Els mòduls de silici es divideixen en tres categories:
-
Cèl·lules fotovoltaiques de silici amorf
-
Cèl·lules fotovoltaiques tàndem multicristal·lines
-
Pel·lícula prima de silici multicristal·lí sobre vidre
Eficiència de conversió dels mòduls de pel·lícula prima
La tecnologia de pel·lícula prima sempre ha estat més barata però menys eficient que la tecnologia convencional de c-Si. Tot i això, ha millorat significativament amb els anys
L'eficiència de la cel·la de laboratori per a CdTe i CIGS ara supera el 21%, superant el silici multicristal·lí, el material dominant utilitzat actualment en la majoria dels sistemes solars fotovoltaics.
Les proves de vida accelerada de les cèl·lules solars d'unió de pel·lícula prima en condicions de laboratori van mesurar una degradació una mica més ràpida en comparació del PV convencional, mentre que generalment s'espera una vida útil de 20 anys o més.
