Με την τεχνολογία των φωτοβολταϊκών συστημάτων, εκμεταλλευόμαστε την ενέργεια που προσπίπτει καθημερινά στην Γη μέσω της ηλιακής ακτινοβολίας. Η ισχύς της ηλιακής ενέργειας που φτάνει στην επιφάνεια του πλανήτη είναι κατα μέσο όρο 1 kW ανα τετραγωνικό μέτρο επιφάνειας. Χάρη στο φωτοβολταϊκό φαινόμενο, τα φωτοβολταϊκά στοιχεία μετατρέπουν την ηλιακή ενέργεια σε ηλεκτρική.
Το πυρίτιο είναι έως τώρα το πιο σημαντικό υλικό στην παραγωγή φωτοβολταϊκών στοιχείων αφού αποτελεί το υλικό από το οποίο παράγεται το 90% των στοιχείων. Τα σημαντικότερα είδη φωτοβολταϊκών στοιχείων είναι τα ακόλουθα:
-
Μονοκρυσταλλικά
Απόδοση: 13-16%
Στα μονοκρυσταλλικά πλαίσια χρησιμοποιείται κρυσταλλικό πυρίτιο που παράγεται σε μεγάλα φύλλα τα οποία μπορούν να «κοπούν» στο μέγεθος ενός ολόκληρου φωτοβολταϊκού στοιχείου. Αγώγιμες μεταλλικές λωρίδες τοποθετούνται πάνω στο ηλιακό πλαίσιο για να «αιχμαλωτίσουν» τα ηλεκτρόνια στο ηλεκτρικό κύκλωμα. Αυτά τα πλαίσια είναι πιο ακριβά στην κατασκευή τους σε σύγκριση με άλλα πλαίσια κρυσταλλικού πυριτίου αλλά έχουν μεγάλα επίπεδα απόδοσης και σαν αποτέλεσμα είναι οικονομικά πιο αποδοτικά σε βάθος χρόνου.
-
Πολυκρυσταλλικά
Απόδοση: 11-14%
Τα πολυκρυσταλλικά πλαίσια, σε αντίθεση με τα μονοκρυσταλλικά, αποτελούνται από μία σειρά από διαφορετικούς κρυστάλλους πυριτίου που ενώνονται για να σχηματίσουν ένα φωτοβολταϊκό στοιχείο. Τα πλαίσια αυτά είναι πιο οικονομικά στην κατασκευή τους παρ’όλο που το κόστος της παραγωγής των ηλιακών κυψελών μπορεί να είναι αρκετά υψηλό. Επίσης, έχουν χαμηλότερη απόδοση σε σύγκριση με τα μονοκρυσταλλικά.
-
Thin film (Λεπτού υμενίου)
Απόδοση: 5-9 %
Τα πλαίσια λεπτού υμενίου παράγονται πολύ διαφορετικά από τα πλαίσια κρυσταλλικού πυριτίου. Δεν απαιτείται ιδιαίτερη επεξεργασία αφού το πυρίτιο δεν έχει κρυσταλλική δομή (είναι άμορφο) και εφαρμόζεται σαν λεπτός υμένας κατευθείαν πάνω στο εκάστοτε υλικό. Πέραν του πυριτίου, παρόμοια τεχνολογία εφαρμόζεται και σε άλλα ημιαγώγιμα υλικά σαν το CIS και το CdTe. Στα ημιαγώγιμα αυτά υλικά τοποθετούνται μεταλλικές αγώγιμες λωρίδες για την εκμετάλλευση της κίνησης των ηλεκτρονίων και κατά συνέπεια την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος. Τα κύρια πλεονεκτήματα των φωτοβολταϊκών τεχνολογίας thin-film είναι το χαμηλό κόστος κατασκευής τους και η προσαρμοστικότητά τους. Λόγω του ότι το άμορφο πυρίτιο και τα άλλα αντίστοιχα ημιαγώγιμα υλικά δεν υποβάλλονται στην ακριβή διαδικασία της μετατροπής τους σε κρυστάλλους, η παραγωγή των thin-film στοιχείων γίνεται με μεγαλύτερη ταχύτητα και μεγαλύτερη απόδοση. Ακόμα, λόγω της εύκολης εφαρμογής τους σε διάφορα υλικά, μπορούν να οδηγήσουν ακόμα και στην κατασκευή εύκαμπτων φωτοβολταϊκών στοιχείων.
