Opracował: Szymon Kamycki

1

2

3

4

5

1. Elektroda tylna (-)
2. Krzem typu p
3. Krzem typu n
4. Sieć elektrod 

(+)

5. Warstwa antyrefleksyjna
6. Pokrycie szklane



Przetwarzanie energii światła w energię 
elektryczną:



 pośrednio – generując ciepło,



 bezpośrednio – efekt fotowoltaiczny

 Zjawisko fotoelektryczne 

wewnętrzne

Światło (λ, E)

Swobodne 

elektrony

i dziury

Przejście dziur do obszaru p

i elektronów do obszaru n

Naładowanie warstwy n 

ujemnie

i warstwy p dodatnio

Powstanie różnicy 

potencjałów

n

n

p

p



I

sc

 – prąd zwarciowy



U

oc

 – napięcie ogniwa nieobciążonego



W

p

 – moc maksymalna



U

mp

 – napięcie przy mocy maksymalnej



I

mp

 – prąd przy mocy maksymalnej



40% energii Słońca odbija atmosfera



20% jest przez nią pochłaniane



tylko 40% energii Słońca dociera do pow. 
Ziemi

2,7 kWh/m

2

w ciągu dnia

na naszej szerokości geograficznej

Odpowiada to spaleniu ⅓ litra benzyny.

1. Ogniwa fotowoltaiczne z krzemu 

monokrystalicznego

2. Ogniwa fotowoltaiczne z krzemu 

polikrystalicznego

3. Cienkowarstwowe ogniwa fotowoltaiczne ze 

związków półprzewodnikowych:

  a) krzem amorficzny
  b) CdTe
  c) CIS – CuInSe

2

 (selenek indowo-miedziowy)

  d) GaAs (zastosowania kosmiczne)
4. Materiały polimerowe



Stosunek uzyskiwanej z ogniwa energii 
elektrycznej do energii promieniowania 
padającego na jego powierzchnię.



Pomiarów dokonuje się przy rozkładzie 
widmowym AM 1,5, natężeniu promieniowania 
1000 W/m

2

 i temperaturze 25

o

C.



1954r., Laboratoria Bell’a -> 4,5 %, po kilku 
miesiącach udało się zwiększyć do 6 %.



1957r. Hoffman Electronics -> 8 %.



1960r. Hoffman Electronics -> 14 %.



Lata ’70, średnica ogniw 30mm, sprawność 12,5%.



Dzisiaj sprawność ogniw dochodzi do 25 – 30 %.

 

Uzyskiwanie energii fotoelektrycznej jest nadal ok. 10 

krotnie droższe od zastosowania energii jądrowej

Zastosowanie jej staje się opłacalne w przypadku gdy 
punkt odbioru energii znajduje się w odległości większej niż 
10 km od najbliższej sieci elektrycznej

Granica

termodynamiki

Dzisiejsza 

granica 

technologiczna



Wykonywane metodą Czochralskiego i tzw. Flat Zone. Okrągłe płytki 
przycinane są do kwadratów w celu lepszego upakowania.



Typowe wymiary to 10x10 cm, 200-400 um grubości, napięcie 
nominalne to 0,5V



Wykazują znakomite własności i sprawności: 14 – 17,5 % dla produkcji 
masowej i ok. 25% dla rozwiązań specjalnych



Ogniwa do zastosowań kosmicznych, wykonane z GaAs osiągają 
sprawności do 25%



Spadek sprawności do 90%  po
25 latach i do 80 % po 30 latach



Wykonane są z dużych prostopadłościennych 
bloków krzemu. W specjalnych piecach roztopiony 
krzem jest powoli chłodzony i inicjowany jest 
wzrost polikryształu.



Ogniwa wykonane z tych materiałów są mniej 
wydajne (10 – 14 %), lecz proces ich produkcji 
jest tańszy.



Spadek sprawności do
90 % po 10 latach
i do 80% po 25 latach



Najbardziej rozpowszechnione materiały to:



CdTe – najbardziej rozpowszechniona metoda wytwarzania 
to technika bliskiej sublimacji. Osiągane sprawności to 8 % 
na potrzeby rynkowe i 16 % na potrzeby laboratoryjne. 
Największa wada to toksyczne właściwości kadmu.



SIC (CuInSe

2

, diselenek indowomiedziowy) – technika z 

potencjalną sprawnością 18 %, stabilne wartości w 
produkcji masowej to ok. 11 %. Wada to wysoki koszt 
produkcji.



Występowanie naprzemiennie wiązań pojedynczych
i podwójnych -> właściwości elektryczne zbliżone to 
półprzewodników samoistnych.



Zalety:
prosta, tania technologia
lekkie, elastyczne
możliwość osadzania niemal na każdej powierzchni



Wady:
skromna wydajność – ok. 3 %

Si Monokrystaliczny

Si HIT Monokrystaliczy

Si HIT Polikrystaliczny

Si Polikrystaliczny

Si Ribbon

CIS

CdTe

Si Amorficzny

Greatzel

Polimer

0         2         4         6         8        10       12       14        16       18       20       22     
  24      26

- produkcja 
masowa

- wyniki laboratoryjne

Technologia „silver”.
Paski o szerokości 1,5 mm, długości 10 cm i grubości 0,05 

mm układane są na podłożu szklanym.

Pozwala to na 7 – 10 krotne zmniejszenie zużycia krzemu.

Światło przechodzi przez szczeliny miedzy paskami i ulega 

odbiciu od zwierciadła z tylu modułu i ponownie pada na 
ogniwo „silver”.



Wydajność ok. 22%, możliwość zwiększenia dzięki 
zastosowaniu monokryształów i wyrafinowanej 
obróbce.



Koszty zakupu zwracają się po 1,5 roku.



Możliwość dwustronnego oświetlania paneli.



Moc 100W (2006r.)

Dziękuję !