AURINKOKENNOTEKNOLOGIAT

OHUTKALVOKENNOT

Tavanomaiset yksi- ja monikidepiikennot (puolijohtavat p-n-liitokset) ovat ensimmäisen sukupolven aurinkokennotyyppejä. Piikennot tulivat ensimmäisenä markkinoille ja tästä syystä niillä on nykyisin suurimmat markkinat. Ohutkalvoaurinkokenno on toisen sukupolven aurinkokenno, joka valmistetaan lisäämällä ohut sähköä tuottava kalvo lasiin, muoviin tai metalliin. Toisen sukupolven ohutkalvoteknologioita ovat CdTe, CIGS ja a-Si. Ohutkalvokennot tulivat tunnetuiksi 1970-luvun lopulta lähtien, kun markkinoille ilmestyivät taskulaskimet, joiden virtalähteenä oli pieni amorfisen piin nauha.

Ohutkalvotekniikoiden etuja perinteiseen aurinkopaneeliin verrattuna ovat integroitavuus muihin materiaaleihin, esteettisyys, suhteellisen edullinen hinta, valmistuksen ympäristöystävällisyys, paremmat hajasäteilyn talteenottokyvyt sekä paremmat lämpötekniset ominaisuudet. Kalvonpaksuus vaihtelee muutamasta nanometristä (nm) kymmeniin mikrometreihin (µm). Vertailuna, perinteisen piikidekennon vahvuus on 0,3 mm. Tästä syystä ohutkalvot ovat taipuisia, joustavia ja kevyitä. Ohutkalvoteknologian suurin etu ensimmäisen sukupolven aurinkokennoihin verrattuna on niiden työstettävyys, jonka avulla kalvoista saadaan osittain läpinäkyviä. Läpinäkyvä rakenne mahdollistaa monia käyttökohteita, joissa se korvaa perinteisen läpinäkyvän lasin. Haittoja ovat saatavuus (vain muutama valmistava yritys), huonompi hyötysuhde, tuoton pieneneminen läpinäkyvyyden kustannuksella ja painon mukana tulevat logistiset haasteet.
 
Ympäristönäkökulmasta katsottuna tavanomaisen, ensimmäisen sukupolven aurinkokennon elinkaarenaikainen (valmistuksesta hävitykseen) päästöt ovat 45 grammaa jokaista tuotettua kilowattituntia kohde. Vertailukohteena voidaan pitää keskimääräinen sähköntuotannon CO2-päästökerroin Suomessa laskettuna viiden vuoden liukuvana keskiarvona 158 g CO2 kilowattituntia kohden (tilastokeskus 2019). A-Si-ohutkalvon kerroin on 36 g CO2 / kWh, CdTe-ohutkalvon kerroin on 28 g CO2 / kWh ja CIGS-ohutkalvon kerroin on 24 g CO2 / kWh. A-Si kennon on ylivoimaisesti ympäristöystävällisin valmistaa, mutta koska sen hyötysuhde on heikoin, se myös tuottaa vähiten, jolloin päästökerroin jää korkeammaksi kuin kilpailevilla teknologioilla. ​

A-Si, AMORFHINEN PIIKENNO

Amorfinen pii (a-Si) on ei-kiteinen piikidemuoto, jota käytetään aurinkokennoihin ja ohutkalvotransistoreihin nestekidenäytöissä. Käytettynä puolijohdemateriaalina a-Si-aurinkokennoille tai ohutkalvoisille piin aurinkokennoille, se kerrostuu ohuissa kalvoissa monille joustaville alustoille, kuten lasi, metalli ja muovi. Amorfisilla piisoluilla on yleensä heikko hyötysuhde, mutta ne ovat yksi ympäristöystävällisimmistä aurinkosähkötekniikoista, koska niissä ei käytetä myrkyllisiä raskasmetalleja, kuten kadmiumia tai lyijyä.

CdTe, ​KADIUMTELLURIDIKENNO

​Kadmiumtelluridi (CdTe) - on yksi kolmesta toisen sukupolven aurinkosähköteknologioista, jotka perustuvat ohutkalvotekniikoihin. Kadiumtelluridikennossa on ohut puolijohdekerros, joka on suunniteltu absorboimaan ja muuttamaan auringonvalo sähköksi. Kadmiumtelluridikenno on ainoa ohutkalvoteknologia, jolla on alhaisemmat kustannukset kuin tavanomaisella piikidekennolla. 

CdTe-kennolla on elinkaaren osalta pienin hiilijalanjälki, vähiten vedenkäyttöä ja lyhyin takaisinmaksuaika kaikista nykyisistä aurinkosähköteknologioista. Toisaalta CdTe:ssä käytetty kadmium on ihmiselle myrkyllistä ja se aiheuttaa syöpää. Kadmiumin myrkyllisyys on ympäristöongelma, jota lievitetään CdTe-moduulien pakollisella kierrätyksellä niiden käyttöiän lopussa. Wpävarmuustekijöitä on vielä ja yleinen mielipide on skeptinen tämän tekniikan suhteen. Harvinaisten materiaalien käytöstä voi myös tulla rajoittava tekijä CdTe-tekniikan teollisuuden skaalautuvuuteen keskipitkällä aikavälillä. Telluurin, josta telluridi on ioninen muoto, saatavuus on verrattavissa maankuoren platinan määrään ja myötävaikuttaa merkittävästi moduulin kustannuksiin.

CIGS, KUPARI-INDIUMGALLIUMSELENIIDIKENNO

​Kupari-indiumgalliumseleniidiaurinkokenno (CIGS, CI(G)S tai CIS) on ohutkalvoinen aurinkokenno, jota käytetään muuntamaan auringonvalo sähköenergiaksi. Sitä valmistetaan kerrostamalla ohut kerros kuparia, indiumia, galliumia ja seleeniä lasin tai muovin taustaan ​​sekä edessä ja takana olevat elektrodit virran keräämiseksi. Koska materiaalilla on korkea absorptiokerroin ja se absorboi voimakkaasti auringonvaloa, tarvitaan paljon ohuempi kalvo verrattuna muihin puolijohdemateriaaleihin. Teknologian on todettu ottavan epäsuora valo (hajasäteily) erittäin hyvin vastaan, ihan kuten muissakin ohutkalvoteknologioissa.

CIGS-teknologiaa alettiin kehittää noin 15 vuotta sitten ja sille nähdään erittäin hyvät kehittymismahdollisuudet. Teknologiaa kuitenkin pidetään olevan vieläkin kehityksen alkuvaiheessa. CIGS-aurinkokennojen hyötysutheen laboratorioissa kasvaa jo lähemmäksi 25 % luokkaa, joka on enemmän kuin perinteisellä piikiteellö tuotetuissa teknologioissa.