Ogniwo słoneczne
Ogniwa słoneczne mają wiele zastosowań. Od dawna wykorzystuje się je w sytuacjach, gdy energia elektryczna z sieci jest niedostępna, np. w systemach zasilania odległych obszarów, satelitach na orbicie okołoziemskiej i sondach kosmicznych, systemach konsumenckich, np. kalkulatorach ręcznych lub zegarkach na rękę, zdalnych radiotelefonach i pompach wodnych. Ostatnio zaczynają być stosowane w zespołach modułów słonecznych podłączonych do sieci elektrycznej poprzez inwerter, często w połączeniu z systemem net metering.
Ogniwa słoneczne są uważane za jedną z kluczowych technologii w kierunku zrównoważonego zaopatrzenia w energię.
Trzy generacje rozwoju
Pierwszy
Pierwsza generacja ogniw fotowoltaicznych składa się z wielkoobszarowej, jednowarstwowej diody p-n, która jest w stanie wygenerować użyteczną energię elektryczną ze źródeł światła o długości fali odpowiadającej światłu słonecznemu. Ogniwa te są zazwyczaj wykonywane na płytce krzemowej. Ogniwa fotowoltaiczne pierwszej generacji (znane również jako ogniwa słoneczne oparte na waflu krzemowym) są dominującą technologią w komercyjnej produkcji ogniw słonecznych, stanowiąc ponad 86% rynku ogniw słonecznych.
Drugi
Druga generacja materiałów fotowoltaicznych oparta jest na wykorzystaniu cienkowarstwowych złóż półprzewodników. Początkowo urządzenia te były projektowane jako wysokowydajne ogniwa fotowoltaiczne z wieloma złączami. Później zauważono zaletę stosowania cienkiej warstwy materiału, zmniejszającą masę materiału potrzebnego do konstrukcji ogniwa. Przyczyniło się to do prognozy znacznego obniżenia kosztów cienkowarstwowych ogniw słonecznych. Obecnie (2007) istnieją różne technologie/materiały półprzewodnikowe będące przedmiotem badań lub produkcji masowej, takie jak krzem amorficzny, krzem polikrystaliczny, krzem mikrokrystaliczny, tellurek kadmu, selenek/siarczek miedzi. Zazwyczaj sprawność cienkowarstwowych ogniw słonecznych jest niższa w porównaniu z ogniwami krzemowymi (opartymi na płytkach), ale koszty produkcji są również niższe, dzięki czemu można osiągnąć niższą cenę w przeliczeniu na $/wat mocy elektrycznej. Inną zaletą zmniejszonej masy jest to, że mniej wsparcia jest potrzebne przy umieszczaniu paneli na dachach i pozwala na zamontowanie paneli na lekkich materiałach lub elastycznych materiałach, nawet tekstylnych. Pozwala to na zastosowanie przenośnych, zwijanych paneli słonecznych, które mogą zmieścić się w plecaku i być używane do zasilania telefonów komórkowych lub laptopów w odległych miejscach.
Trzeci
Fotowoltaika trzeciej generacji różni się znacznie od dwóch pozostałych, szeroko definiowanych jako urządzenia półprzewodnikowe, które nie opierają się na tradycyjnym złączu p-n w celu oddzielenia wygenerowanych przez fotowoltaikę nośników ładunku. Te nowe urządzenia obejmują ogniwa fotoelektrochemiczne, polimerowe ogniwa słoneczne i nanokrystaliczne ogniwa słoneczne.
Do firm pracujących nad fotowoltaiką trzeciej generacji należą Xsunx, Konarka Technologies, Inc. , Nanosolar i Nanosys. Badania w tej dziedzinie prowadzi również amerykańskie Narodowe Laboratorium Energii Odnawialnej (http://www.nrel.gov/).
