ΓΕΝΙΚΑ
Η φωτοβολταϊκή τεχνολογία είναι η τεχνολογία που μετατρέπει την ηλιακή ενέργεια σε ηλεκτρική. Η ανακάλυψη του φιανομένου έγινε τον 19ο αιώνα. Οι κυριότεροι σταθμοί στην εξέλιξη του φαινομένου της φωτοβολταϊκής μετατροπής είναι:
·1839 - Becquerel: Παρατήρηση του φωτοβολταϊκού φαινομένου σε μεταλλκά ηλεκτρόδια (Pt, Ag), βυθισμένα σε ηλεκτρολύτες.
·1941 - Ohl: Κατασκευή του πρώτου φωτονολταϊκού κυττάρου από Si.
·1954 - Fuller: Κατασκευή φωτοβολταϊκού κυττάρου από Si με σχηματισμό ένωσης p-n-p με διάχυση προσμίξεων και απόδοση 6%.
·1956 - Εταιρεία Hoffman: Εμπορική παραγωγή φωτοβολταϊκών κυττάρων.
·1958 - Εκτόξευση αμερικανικού δορυφόρου, εξοπλισμένου με έξι μικρά στοιχεία Si, ισχύος 5 ΜW, ως βοηθητική ενεργειακή πηγή.
·1958 - Εκτόξευση σοβιετικού δορυφόρου με αποκλειστική τροφοδοσία από φωτοβολταϊκά στοιχεία
·1984 - Ιαπωνία: Έναρξη βιομηχανικής παραγωγής φωτοβολταϊκών κυττάρων (στοιχείων) από άμορφο πυρίτιο με απόδοση 5%.
Αποτέλεσμα αυτής της τεχνολογίας είναι η κατασκευή των λεγόμενων φωτοβολταϊκών κυττάρων, στοιχείων δηλαδή που μετατρέπουν μέρος της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική.
Ένα σύστημα το οποίο μετατρέπει την ηλιακή ενέργεια σε ηλεκτρική είναι το φωτοβολταϊκό σύστημα. Τα φωτοβολταϊκά συστήματα θεωρούνται μια σύγχρονη τεχνολογία για την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος, που δεν προκαλεί περιβαλλοντικά προβλήματα και απαιτεί ελάχιστο προσωπικό και συντήρηση.
Οι συνθήκες που επικρατούν στη χώρα μας ευνοούν την ανάπτυξη των φωτοβολταϊκών εφαρμογών για τους ακόλουθους λόγους:
1.Υπάρχει υψηλή ηλιοφάνεια κατά το μεγαλύτερο διάστημα του έτους.
2.Σε νησιωτικές και απομακρυσμένες περιοχές που είναι πολλές στην χώρα μας, είναι δύσκολη η διασύνδεση με το δίκτυο της ΔΕΗ
ΗΛΙΑΚΟ ΔΥΝΑΜΙΚΟ ΤΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ
Η φωτοβολταϊκή τεχνολογία είναι η τεχνολογία που μετατρέπει την ηλιακή ενέργεια σε ηλεκτρική. Η ανακάλυψη του φιανομένου έγινε τον 19ο αιώνα. Οι κυριότεροι σταθμοί στην εξέλιξη του φαινομένου της φωτοβολταϊκής μετατροπής είναι:
·1839 - Becquerel: Παρατήρηση του φωτοβολταϊκού φαινομένου σε μεταλλκά ηλεκτρόδια (Pt, Ag), βυθισμένα σε ηλεκτρολύτες.
·1941 - Ohl: Κατασκευή του πρώτου φωτονολταϊκού κυττάρου από Si.
·1954 - Fuller: Κατασκευή φωτοβολταϊκού κυττάρου από Si με σχηματισμό ένωσης p-n-p με διάχυση προσμίξεων και απόδοση 6%.
·1956 - Εταιρεία Hoffman: Εμπορική παραγωγή φωτοβολταϊκών κυττάρων.
·1958 - Εκτόξευση αμερικανικού δορυφόρου, εξοπλισμένου με έξι μικρά στοιχεία Si, ισχύος 5 ΜW, ως βοηθητική ενεργειακή πηγή.
·1958 - Εκτόξευση σοβιετικού δορυφόρου με αποκλειστική τροφοδοσία από φωτοβολταϊκά στοιχεία
·1984 - Ιαπωνία: Έναρξη βιομηχανικής παραγωγής φωτοβολταϊκών κυττάρων (στοιχείων) από άμορφο πυρίτιο με απόδοση 5%.
Αποτέλεσμα αυτής της τεχνολογίας είναι η κατασκευή των λεγόμενων φωτοβολταϊκών κυττάρων, στοιχείων δηλαδή που μετατρέπουν μέρος της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική.
Ένα σύστημα το οποίο μετατρέπει την ηλιακή ενέργεια σε ηλεκτρική είναι το φωτοβολταϊκό σύστημα. Τα φωτοβολταϊκά συστήματα θεωρούνται μια σύγχρονη τεχνολογία για την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος, που δεν προκαλεί περιβαλλοντικά προβλήματα και απαιτεί ελάχιστο προσωπικό και συντήρηση.
Οι συνθήκες που επικρατούν στη χώρα μας ευνοούν την ανάπτυξη των φωτοβολταϊκών εφαρμογών για τους ακόλουθους λόγους:
1.Υπάρχει υψηλή ηλιοφάνεια κατά το μεγαλύτερο διάστημα του έτους.
2.Σε νησιωτικές και απομακρυσμένες περιοχές που είναι πολλές στην χώρα μας, είναι δύσκολη η διασύνδεση με το δίκτυο της ΔΕΗ
ΗΛΙΑΚΟ ΔΥΝΑΜΙΚΟ ΤΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ
Ειδικότερα με την ανάπτυξη των φωτοβολταϊκών συστημάτων στην χώρα μας, αναμένεται:
ΣΥΣΤΑΣΗ ΤΩΝ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ
ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΙΚΟ ΠΑΡΚΟ
- Μείωση της ρύπανσης του περιβάλλοντος και οικολογική ευαισθητοποίηση.
- Σημαντική μείωση της εξάρτησης από εισαγόμενα καύσιμα
- Εξαγωγή προϊόντων και τεχνογνωσίας
- Αύξηση των επενδύσεων και κατά συνέπεια της απασχόλησης
ΣΥΣΤΑΣΗ ΤΩΝ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ
- Η μοναδιαία ποσότητα για τη μετατροπή της ηλιακής ενέργειας σε τάση είναι το φωτοβολταϊκό κύτταρο (PV cell).
- Ομάδα από ηλιακά κύτταρα συνιστούν το φωτοβολταϊκό συλλέκτη ή φωτοκυψελη
- Ηλεκτρικά συνδεδεμένες φωτοκυψέλες τοποθετούνται σε πλαίσιο για τη μηχανική τους προστασία και δημιουργούν το φωτοβολταϊκό πλαίσιο. Αποτελεί τη βασική δομική μονάδα της Φ/Β γεννήτριας (PV module).
- Πολλά φωτοβολταϊκά πλαίσια σε διάφορες συνδεσμολογίες συνιστούν το φωτοβολταϊκό πανέλο (PV panel).
- Πολλά φωτοβολταϊκά πανέλα συνδεσμολογημένα σε σειρά ή παράλληλα μας κάνουν μια φωτοβολταϊκή συστοιχία (PV array).
- Το τμήμα μιας Φ/Β εγκατάστασης που περιέχει Φ/Β στοιχεία και παράγει συνεχές ρεύμα ονομάζεται φωτοβολταϊκή γεννήτρια (PV generator).
- Πολλές φωτοβολταϊκές συστοιχίες μαζί διαμορφώνουν ένα φωτοβολταϊκό πάρκο (ή φωτοβολταϊκό σύστημα)
ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΙΚΟ ΠΑΡΚΟ
ΗΛΙΑΚΑ ΚΥΤΤΑΡΑ
Η απευθείας παραγωγή ηλεκτρισμού από ηλιακή ενέργεια ήταν δυνατή από τον 19ο αιώνα. Έγινε όμως μικρή χρήση της τεχνολογίας αυτής, διότι με τις διατάξεις αυτές επιτυγχάνονταν παραγωγή ηλεκτρισμού σε μικρές μόνο ποσότητες. Το ηλιακό κύτταρο (πιο σωστά ) γνωστό και ως φωτοβολταϊκό κύτταρο ή κύτταρο ΡV (photovoltaic), είναι μικρός κρύσταλλος πυριτίου που έχει ως πρόσμιξη αλλά στοιχεία, όπως το βρόμιο και ο φώσφορος. Τέτοια κύτταρα μπορούν να μετατρέψουν ενέργεια φωτός σε ηλεκτρική ενέργεια. Η ηλεκτρική ενέργεια σχετίζεται με την κίνηση ηλεκτρονίων μέσα σε αγώγιμα υλικά.
Το ηλιακό κύτταρο είναι βασικά μια (κρύσταλλο) δίοδος. Η δίοδος επιτρέπει στο ρεύμα να διέρχεται εύκολα κατά τη μια φορά, ενώ το εμποδίζει κατά την αντίθετη φορά. Η ηλιακή ακτινοβολία που "χτυπά" το ηλιακό κύτταρο, γενικώς, θερμαίνει το υλικό αυξάνοντας τη θερμική κίνηση των ατόμων του ημιαγωγού. Αν η ενέργεια του κάθε φωτονίου είναι αρκετή, το ηλεκτρικό που την απορροφά μπορεί να μεταπηδήσει στη ζώνη αγωγιμότητας (από την ζώνη σθένους). Εκεί τα ηλεκτρόνια είναι "ελεύθερα" να κινηθούν ως φορείς ρεύματος.
Αν συνδεθούν πολλά κύτταρα μαζί σε κλειστό κύκλωμα, έχουν ροή ρεύματος, άρα δυνατότητα τροφοδοσίας ηλεκτρικών και ηλεκτρονικών διατάξεων.
Η απευθείας παραγωγή ηλεκτρισμού από ηλιακή ενέργεια ήταν δυνατή από τον 19ο αιώνα. Έγινε όμως μικρή χρήση της τεχνολογίας αυτής, διότι με τις διατάξεις αυτές επιτυγχάνονταν παραγωγή ηλεκτρισμού σε μικρές μόνο ποσότητες. Το ηλιακό κύτταρο (πιο σωστά ) γνωστό και ως φωτοβολταϊκό κύτταρο ή κύτταρο ΡV (photovoltaic), είναι μικρός κρύσταλλος πυριτίου που έχει ως πρόσμιξη αλλά στοιχεία, όπως το βρόμιο και ο φώσφορος. Τέτοια κύτταρα μπορούν να μετατρέψουν ενέργεια φωτός σε ηλεκτρική ενέργεια. Η ηλεκτρική ενέργεια σχετίζεται με την κίνηση ηλεκτρονίων μέσα σε αγώγιμα υλικά.
Το ηλιακό κύτταρο είναι βασικά μια (κρύσταλλο) δίοδος. Η δίοδος επιτρέπει στο ρεύμα να διέρχεται εύκολα κατά τη μια φορά, ενώ το εμποδίζει κατά την αντίθετη φορά. Η ηλιακή ακτινοβολία που "χτυπά" το ηλιακό κύτταρο, γενικώς, θερμαίνει το υλικό αυξάνοντας τη θερμική κίνηση των ατόμων του ημιαγωγού. Αν η ενέργεια του κάθε φωτονίου είναι αρκετή, το ηλεκτρικό που την απορροφά μπορεί να μεταπηδήσει στη ζώνη αγωγιμότητας (από την ζώνη σθένους). Εκεί τα ηλεκτρόνια είναι "ελεύθερα" να κινηθούν ως φορείς ρεύματος.
Αν συνδεθούν πολλά κύτταρα μαζί σε κλειστό κύκλωμα, έχουν ροή ρεύματος, άρα δυνατότητα τροφοδοσίας ηλεκτρικών και ηλεκτρονικών διατάξεων.
ΠΑΡΑΓΩΓΗ
ΗΛΙΑΚΩΝ ΚΥΤΤΑΡΩΝ
Η τεχνολογία των ηλιακών κύτταρων έχει αναπτυχθεί σε αργούς ρυθμούς, αλλά έχουν γίνει σημαντικές πρόοδοι τα τελευταία χρόνια. Μερικά από τα πρώτα επιτυχή κύτταρα στοίχιζαν περίπου 7000$ το τετραγωνικό μέτρο. Η απόδοση τους ήταν περίπου 11%.
Χρησιμοποιούνται πολλές μέθοδοι παραγωγής μονοκρυστάλλου πυριτίου, άμορφου πυριτίου, πολυκρυσταλλικού πυριτίου και πυριτίου-κορδέλα. Οι δυο κυριότεροι τύποι κυττάρου είναι το κύτταρο κρυσταλλικού πυριτίου και το κύτταρο άμορφου πυριτίου
Η τεχνολογία των ηλιακών κύτταρων έχει αναπτυχθεί σε αργούς ρυθμούς, αλλά έχουν γίνει σημαντικές πρόοδοι τα τελευταία χρόνια. Μερικά από τα πρώτα επιτυχή κύτταρα στοίχιζαν περίπου 7000$ το τετραγωνικό μέτρο. Η απόδοση τους ήταν περίπου 11%.
Χρησιμοποιούνται πολλές μέθοδοι παραγωγής μονοκρυστάλλου πυριτίου, άμορφου πυριτίου, πολυκρυσταλλικού πυριτίου και πυριτίου-κορδέλα. Οι δυο κυριότεροι τύποι κυττάρου είναι το κύτταρο κρυσταλλικού πυριτίου και το κύτταρο άμορφου πυριτίου
Και οι δύο λειτουργούν καλά έξω (στο ηλιακό φως) παρόλο που τα κύτταρα άμορφου πυριτίου χρησιμοποιούνται ευρέως σε υπολογιστές τσέπης και ρολόγια χειρός, επειδή αποδίδουν καλύτερα με φωτισμό λυχνίας φθορίου από ότι με φυσικό φως. Η παραγωγή κυττάρων κρυσταλλικού πυριτίου ήταν η πρώτη που αναπτύχθηκε.
Αυτή η μέθοδος είναι αργή και ακριβή. Το βασικό υλικό για τη διαδικασία αυτή είναι το κρυσταλλικό πυρίτιο. Η πρώτη ύλη αρχικά τήκεται. Κατόπιν το τηγμένο υλικό εξάγεται αργά από το δοχείο τήξης, σχηματίζοντας ψυχόμενο μονοκρύσταλλο με σχήμα ράβδων κυκλικής διατομής. Ο κρύσταλλος που είναι σκληρός , κόπτεται σε λεπτές φέτες (δίσκους) πάχους από 1/25 της ίντσας (περίπου 1 mm). Επειδή το πυρίτιο είναι πολύ σκληρό, η κοπή του επιτυγχάνεται με εργαλείο που έχει διαμάντι. Το περισσότερο από το πολύτιμο ακριβό υλικό σπαταλάται, γιατί το εργαλείο κοπής είναι παχύτερο από τους δίσκους που προκύπτουν.
Αφού κοπούν οι δίσκοι, πρέπει να γυαλισθούν. Κατόπιν, επειδή το πυρίτιο είναι κακός αγωγός ρεύματος προστίθονται προσμίξεις (όπως βόριο και φώσφορος) καθώς τα κύτταρα επαναθερμαίνονται. Οι προσμίξεις καθιστούν την μια πλευρά του δίσκου θετική και την άλλη αρνητική. Σε μια λεπτή περιοχή στη μέση του δίσκου δεν εισέρχονται προσμίξεις (αυτό που περιγράψαμε είναι ουσιαστικά η βασική κρυσταλλοδίοδος). Στη θετική πλευρά του κυττάρου βρίσκεται το στρώμα P (positive). Στην αρνητική το στρώμα Ν (negative). Η ουδέτερη περιοχή είναι η διεπαφη ΡΝ. Η διεπαφη απομονώνει τα στρωματά Ρ και Ν.
Στη συνέχεια συγκολλούνται μεταλλικά ηλεκτρόδια στις δύο επιφάνειες των στρωμάτων, οι οποίες επικαλύπτονται με επίστρωμα από κατάλληλο υλικό, που εμποδίζει την ανάκλαση του φωτός. Όταν τα ηλιακά κύτταρα επικαλύπτονται μα αντιανακλαστικά υλικά, όπως είναι το SiO (οξείδιο του πυριτίου) ή το TiO (οξείδιο του τιτανίου) η ανάκλαση του ηλιακού φωτός πάνω τους περιορίζεται από το 30% στο %. Η αντιανακλαστική επικάλυψη προσφέρεται σε αρκετούς χρωματισμούς, ανάλογα με τις αισθητικές αντιλήψεις του χρήστη.
ΔΙΑΒΡΩΣΗ Τα ηλιακά κύτταρα υφίστανται μια διαδικασία διάβρωσης. Αυτή η διαδικασία δημιουργεί ένα κατάλληλο μεταλλικό πλέγμα, δηλαδή μια αγώγιμη επικάλυψη. Αυτό επιτρέπει σε ηλεκτρικά φορτία να μετακινούνται από και προς το κύτταρο, όταν γίνει σύνδεση με εξωτερικό καλώδιο.
Τα επιμέρους κύτταρα συνδέονται με αλλά σε σειρά (θετικός ακροδέκτης με αρνητικό ακροδέκτη). Ομάδα διασυνδεδεμένων κυττάρων αποτελεί ενιαίο σύλλογο, γνωστό ως module (μοντούλ). Μπορούν να συνδεθούν οσαδήποτε, για να δώσουν την απαιτούμενη τάση.
Τα module είναι τοποθετημένα σε προστατευτική βάση και είναι καλυμμένα. Ένα στερεό πλαίσιο παρέχει πρόσθετη προστασία και αποτελεί ένα μέσο στερέωσης του module.
ΠΩΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΟΥΝ ΤΑ ΗΛΙΑΚΑ ΚΥΤΤΑΡΑ
Όταν η ηλιακή ακτινοβολία (υπό μορφή φωτονίων) προσπίπτει στην επιφάνεια ενός Φ/Β κυττάρου, "κτυπά" τα ηλεκτρόνια του ημιαγωγού και τους δίνει τόση ενέργεια όση χρειάζονται για να απελευθερωθούν από το άτομο. Μπορούν να βρουν μια άλλη κενή θέση και να την καταλάβουν μέχρι να επαναληφθεί η διαδικασία.
Εάν θεωρούσαμε μια μεταλλική επαφή στο επάνω και μία στο κάτω μέρος του κυττάρου, τότε θα παρακολουθούσαμε ροή ηλεκτρονίων προς μία κατεύθυνση, δηλαδή ηλεκτρικό ρεύμα.
Το Φ/Β κύτταρο είναι αθόρυβο στη λειτουργία του. σε αντίθεση με τις μπαταρίες, το Φ/Β κύτταρο δεν αλλοιώνεται κατά τη διαδικασία μετατροπής και δεμ επιβαρύνει το περιβάλλον, γιατί μέσα του δεν εξελίσσεται καμία χημική αντίδραση.
Εάν τοποθετήσουμε ένα τέτοιο Φ/Β κύτταρο κάτω από τον ήλιο, παράγει περίπου 1,5 W ηλεκτρισμού, ενώ μεταξύ των μεταλλικών επαφών του ηλιακού κυττάρου δημιουργείται μια συνεχής τάση, που κυμαίνεται ανάλογα με το υλικό.
Είναι προφανές ότι η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας είναι ο καθοριστικός παράγοντας της ποσότητας του ρεύματος που διαρρέει το κύτταρο.
Ως βαθμός απόδοσης ενός Φ/Β κυττάρουθεωρούμε το επί της εκατό ποσοστό της φωτεινής ισχύος εισόδου, που μετατρέπεται σε ηλεκτρική ισχύ εξόδου, δηλαδή ορίζεται από το λόγο:
Ηλεκτρική ισχύς εξόδου
Απόδοση Φ/Β κυττάρου = ------------------------------ *100
Φωτεινή ισχύς εισόδου
Τα σημερινά αποδεκτά Φ/Β κύτταρα της αγοράς έχουν βαθμόαπόδοσης μεταξύ 10% και 20%. Στο εργαστήριο έχουν επιτευχθεί βαθμοί απόδοσης 25% έως 35%, χρησιμοποιώντας κύτταρα διάφορων προσμίξεων, όπως GaAs.
Αναμένεται ότι η μέγιστη απόδοση για τις εμπορικές συσκευές σιλικόνης θα συνεχίσει να αυξάνεται ελαφρά και στο μέλλον θα φτάσει το 17% έως 20%, από 13% έως 15% που είναι σήμερα.
Στην πράξη, δύο ή περισσότερες βαθμίδες (στρώσεις) ημιαγωγικού υλικού μπορούν να διαταχθούν η μία πίσω από την άλλη. Κάθε βαθμίδα κατασκευάζεται για ειδική φασματική περιοχή της ηλιακής ακατινοβολίας. Αυτά ονομάζονται κύτταρα πολλών βαθμίδων (multijunction cells). Για κύτταρα δύο βαθμίδων η μέγιστη θεωρητική απόδοση είναι 35%. Θεωρητικά, για άπειρο αριθμό βαθμίδων ο βαθμός απόδοσης μπορεί να φτάσει το 54%.
Είναι φανερό ότι για τους κατασκευαστές των Φ/Β κυττάρων το ζήτημα της βελτίωσης του βαθμού απόδοσης αποτελεί την μεγαλύτερη πρόκληση. Στην σημερινή αγορά των ηλιακών κυττάρων και συστημάτων χρησιμοποιούνται τέσσερις διαφορετικοί τύποι ημιαγώγιμων υλικών:η κρυσταλλική σιλικόνη, η άμορφη σιλικόνη και μετα΄το 1986 τα CuInSe2 και CdTe.
Η κρυσταλλική σιλικόνη είναι το βασικό υλικό που χρησιμοποιείται στην τεχνολογία ημιαγωγών. Λόγω του ότι υπάρχει μαζική παραγωγή κρυσταλλικής σιλικόνης, καθώς επίσης και λόγω της εξαιρετικής σταθερότητας που εμφανίζει (γεγονός που εξασφαλίζει μεγάλη διάρκεια ζωής στο ηλιακό κύτταρο), κατέκτησε τα 3/4 της αγοράς.
Παράλληλα με την κρυσταλλική σιλικόνη επεκτάθηκε τα ταλευταία χρόνια και η χ΄ρηση της άμορφης σιλικόνης. Η άμορφη σιλικόνη-με μικρότερο βαθμό απόδοσης-κατέκτησε την αγορά των μικρών εφαρμογών, όπως ρολογιών, υπολογιστικών μηχανών τσέπης, όπου χρησιμοποιείται σχεδός αποκλειστικά, και μόνο σε σπάνιες περιπτώσεις κρυσταλλική σιλικόνη ή CdTe.
ΠΩΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΟΥΝ ΤΑ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΙΚΑ:
Αυτή η μέθοδος είναι αργή και ακριβή. Το βασικό υλικό για τη διαδικασία αυτή είναι το κρυσταλλικό πυρίτιο. Η πρώτη ύλη αρχικά τήκεται. Κατόπιν το τηγμένο υλικό εξάγεται αργά από το δοχείο τήξης, σχηματίζοντας ψυχόμενο μονοκρύσταλλο με σχήμα ράβδων κυκλικής διατομής. Ο κρύσταλλος που είναι σκληρός , κόπτεται σε λεπτές φέτες (δίσκους) πάχους από 1/25 της ίντσας (περίπου 1 mm). Επειδή το πυρίτιο είναι πολύ σκληρό, η κοπή του επιτυγχάνεται με εργαλείο που έχει διαμάντι. Το περισσότερο από το πολύτιμο ακριβό υλικό σπαταλάται, γιατί το εργαλείο κοπής είναι παχύτερο από τους δίσκους που προκύπτουν.
Αφού κοπούν οι δίσκοι, πρέπει να γυαλισθούν. Κατόπιν, επειδή το πυρίτιο είναι κακός αγωγός ρεύματος προστίθονται προσμίξεις (όπως βόριο και φώσφορος) καθώς τα κύτταρα επαναθερμαίνονται. Οι προσμίξεις καθιστούν την μια πλευρά του δίσκου θετική και την άλλη αρνητική. Σε μια λεπτή περιοχή στη μέση του δίσκου δεν εισέρχονται προσμίξεις (αυτό που περιγράψαμε είναι ουσιαστικά η βασική κρυσταλλοδίοδος). Στη θετική πλευρά του κυττάρου βρίσκεται το στρώμα P (positive). Στην αρνητική το στρώμα Ν (negative). Η ουδέτερη περιοχή είναι η διεπαφη ΡΝ. Η διεπαφη απομονώνει τα στρωματά Ρ και Ν.
Στη συνέχεια συγκολλούνται μεταλλικά ηλεκτρόδια στις δύο επιφάνειες των στρωμάτων, οι οποίες επικαλύπτονται με επίστρωμα από κατάλληλο υλικό, που εμποδίζει την ανάκλαση του φωτός. Όταν τα ηλιακά κύτταρα επικαλύπτονται μα αντιανακλαστικά υλικά, όπως είναι το SiO (οξείδιο του πυριτίου) ή το TiO (οξείδιο του τιτανίου) η ανάκλαση του ηλιακού φωτός πάνω τους περιορίζεται από το 30% στο %. Η αντιανακλαστική επικάλυψη προσφέρεται σε αρκετούς χρωματισμούς, ανάλογα με τις αισθητικές αντιλήψεις του χρήστη.
ΔΙΑΒΡΩΣΗ Τα ηλιακά κύτταρα υφίστανται μια διαδικασία διάβρωσης. Αυτή η διαδικασία δημιουργεί ένα κατάλληλο μεταλλικό πλέγμα, δηλαδή μια αγώγιμη επικάλυψη. Αυτό επιτρέπει σε ηλεκτρικά φορτία να μετακινούνται από και προς το κύτταρο, όταν γίνει σύνδεση με εξωτερικό καλώδιο.
Τα επιμέρους κύτταρα συνδέονται με αλλά σε σειρά (θετικός ακροδέκτης με αρνητικό ακροδέκτη). Ομάδα διασυνδεδεμένων κυττάρων αποτελεί ενιαίο σύλλογο, γνωστό ως module (μοντούλ). Μπορούν να συνδεθούν οσαδήποτε, για να δώσουν την απαιτούμενη τάση.
Τα module είναι τοποθετημένα σε προστατευτική βάση και είναι καλυμμένα. Ένα στερεό πλαίσιο παρέχει πρόσθετη προστασία και αποτελεί ένα μέσο στερέωσης του module.
ΠΩΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΟΥΝ ΤΑ ΗΛΙΑΚΑ ΚΥΤΤΑΡΑ
Όταν η ηλιακή ακτινοβολία (υπό μορφή φωτονίων) προσπίπτει στην επιφάνεια ενός Φ/Β κυττάρου, "κτυπά" τα ηλεκτρόνια του ημιαγωγού και τους δίνει τόση ενέργεια όση χρειάζονται για να απελευθερωθούν από το άτομο. Μπορούν να βρουν μια άλλη κενή θέση και να την καταλάβουν μέχρι να επαναληφθεί η διαδικασία.
Εάν θεωρούσαμε μια μεταλλική επαφή στο επάνω και μία στο κάτω μέρος του κυττάρου, τότε θα παρακολουθούσαμε ροή ηλεκτρονίων προς μία κατεύθυνση, δηλαδή ηλεκτρικό ρεύμα.
Το Φ/Β κύτταρο είναι αθόρυβο στη λειτουργία του. σε αντίθεση με τις μπαταρίες, το Φ/Β κύτταρο δεν αλλοιώνεται κατά τη διαδικασία μετατροπής και δεμ επιβαρύνει το περιβάλλον, γιατί μέσα του δεν εξελίσσεται καμία χημική αντίδραση.
Εάν τοποθετήσουμε ένα τέτοιο Φ/Β κύτταρο κάτω από τον ήλιο, παράγει περίπου 1,5 W ηλεκτρισμού, ενώ μεταξύ των μεταλλικών επαφών του ηλιακού κυττάρου δημιουργείται μια συνεχής τάση, που κυμαίνεται ανάλογα με το υλικό.
Είναι προφανές ότι η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας είναι ο καθοριστικός παράγοντας της ποσότητας του ρεύματος που διαρρέει το κύτταρο.
Ως βαθμός απόδοσης ενός Φ/Β κυττάρουθεωρούμε το επί της εκατό ποσοστό της φωτεινής ισχύος εισόδου, που μετατρέπεται σε ηλεκτρική ισχύ εξόδου, δηλαδή ορίζεται από το λόγο:
Ηλεκτρική ισχύς εξόδου
Απόδοση Φ/Β κυττάρου = ------------------------------ *100
Φωτεινή ισχύς εισόδου
Τα σημερινά αποδεκτά Φ/Β κύτταρα της αγοράς έχουν βαθμόαπόδοσης μεταξύ 10% και 20%. Στο εργαστήριο έχουν επιτευχθεί βαθμοί απόδοσης 25% έως 35%, χρησιμοποιώντας κύτταρα διάφορων προσμίξεων, όπως GaAs.
Αναμένεται ότι η μέγιστη απόδοση για τις εμπορικές συσκευές σιλικόνης θα συνεχίσει να αυξάνεται ελαφρά και στο μέλλον θα φτάσει το 17% έως 20%, από 13% έως 15% που είναι σήμερα.
Στην πράξη, δύο ή περισσότερες βαθμίδες (στρώσεις) ημιαγωγικού υλικού μπορούν να διαταχθούν η μία πίσω από την άλλη. Κάθε βαθμίδα κατασκευάζεται για ειδική φασματική περιοχή της ηλιακής ακατινοβολίας. Αυτά ονομάζονται κύτταρα πολλών βαθμίδων (multijunction cells). Για κύτταρα δύο βαθμίδων η μέγιστη θεωρητική απόδοση είναι 35%. Θεωρητικά, για άπειρο αριθμό βαθμίδων ο βαθμός απόδοσης μπορεί να φτάσει το 54%.
Είναι φανερό ότι για τους κατασκευαστές των Φ/Β κυττάρων το ζήτημα της βελτίωσης του βαθμού απόδοσης αποτελεί την μεγαλύτερη πρόκληση. Στην σημερινή αγορά των ηλιακών κυττάρων και συστημάτων χρησιμοποιούνται τέσσερις διαφορετικοί τύποι ημιαγώγιμων υλικών:η κρυσταλλική σιλικόνη, η άμορφη σιλικόνη και μετα΄το 1986 τα CuInSe2 και CdTe.
Η κρυσταλλική σιλικόνη είναι το βασικό υλικό που χρησιμοποιείται στην τεχνολογία ημιαγωγών. Λόγω του ότι υπάρχει μαζική παραγωγή κρυσταλλικής σιλικόνης, καθώς επίσης και λόγω της εξαιρετικής σταθερότητας που εμφανίζει (γεγονός που εξασφαλίζει μεγάλη διάρκεια ζωής στο ηλιακό κύτταρο), κατέκτησε τα 3/4 της αγοράς.
Παράλληλα με την κρυσταλλική σιλικόνη επεκτάθηκε τα ταλευταία χρόνια και η χ΄ρηση της άμορφης σιλικόνης. Η άμορφη σιλικόνη-με μικρότερο βαθμό απόδοσης-κατέκτησε την αγορά των μικρών εφαρμογών, όπως ρολογιών, υπολογιστικών μηχανών τσέπης, όπου χρησιμοποιείται σχεδός αποκλειστικά, και μόνο σε σπάνιες περιπτώσεις κρυσταλλική σιλικόνη ή CdTe.
ΠΩΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΟΥΝ ΤΑ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΙΚΑ:
ΓΕΝΙΚΗ ΔΟΜΗ ΤΟΥ Φ/Β ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ
Οι κύριες συνιστώσες, οι οποίες απαρτίζουν ένα Φ/Β σύστημα, είναι οι ακόλουθες:
·Η Φ/Β γεννήτρια.
·Οι συσσωρευτές.
·Οι διατάξεις ελέγχου και ρύθμισης (η προστατευτική δίοδος, ο ρυθμιστής φόρτισης των συσσωρευτών-μετατροπέας dc/ac, ο αντιστροφέας dc/ac, τα φίλτρα, ο ανιχνευτής μεγάλης ισχύος).
·Ο πυκνωτής στην έξοδο του Φ/Β πάρκου.
·Ο μετασχηματιστής.
·Το σύστημα ελέγχου.
Οι κύριες συνιστώσες, οι οποίες απαρτίζουν ένα Φ/Β σύστημα, είναι οι ακόλουθες:
·Η Φ/Β γεννήτρια.
·Οι συσσωρευτές.
·Οι διατάξεις ελέγχου και ρύθμισης (η προστατευτική δίοδος, ο ρυθμιστής φόρτισης των συσσωρευτών-μετατροπέας dc/ac, ο αντιστροφέας dc/ac, τα φίλτρα, ο ανιχνευτής μεγάλης ισχύος).
·Ο πυκνωτής στην έξοδο του Φ/Β πάρκου.
·Ο μετασχηματιστής.
·Το σύστημα ελέγχου.
Τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά ενός φωτοβολταϊκού συστήματος που λαμβάνονται υπόψη σε μια εφαρμογή είναι τα παρακάτω:
Φωτοβολταϊκό Πλαίσιο
Τα πλαίσια κατασκευάζονται έτσι ώστε να παρέχουν συνεχή ηλεκτρική τάση περίπου 17(V), ικανή να φορτίζει συσσωρευτές 12(V). Ο αριθμός των πλαισίων που χρησιμοποιούνται σε μια εγκατάσταση εξαρτάται από το συνολικό φορτίο της εγκατάστασης.
Συσσωρευτές
Αποθηκεύουν την παραγόμενη από τα φωτοβολταϊκά πλαίσια ηλεκτρική ενέργεια, όταν δεν υπάρχει ηλιακή ακτινοβολία. Συνήθως χρησιμοποιούνται συσσωρευτές μολύβδου (Pb), με βαθμό εκφόρτισης 10-20% ή συσσωρευτές νικελίου-καδμίου (Ni-Cd), με δυνατότητα εκφορτισης μέχρι 100% χωρίς πρόβλημα.
Προστατευτική δίοδος
Χρησιμοποιείται για την αποφυγή της εκφόρτισης των συσσωρευτών διαμέσου της Φ/Β γεννήτριας, κάτι που θα μπορούσε να συμβεί σε περίπτωση που μειωνόταν σημαντικά η τάση της.
Ρυθμιστής συνεχούς τάσης (voltage regulator or controller )
Ο ρυθμιστής φόρτισης αποτελεί το σύνδεσμο μεταξύ των φωτοβολταϊκών πλαισίων, των συσσωρευτών και του φορτίου. Προστατεύει τους συσσωρευτές από υπερφόρτιση ή ολική αποφόρτιση. Ρυθμίζει την ροή του ρεύματος από τα φωτοβολταϊκά πλαίσια προς τους συσσωρευτές και διατηρεί την κανονική τάση φόρτισης των συσσωρευτών.
Μετατροπέας(inverter)
Ο μετατροπέας μετατρέπει τη συνεχή τάση είτε των πλαισίων είτε των συσσωρευτών, σε εναλλασσόμενη τάση, για την κάλυψη των περισσότερων εφαρμογών.
Η συνεχή τάση εφαρμόζεται στα άκρα μιας γέφυρας, η οποία αποτελείται από διακοπτικά στοιχεία (thyristors, IGBT) διαμέσου των οποίων παράγεται η επιθυμητή εναλλασσόμενη τάση.
Φίλτρα και άλλες τεχνικές μείωσης αρμονικών
Χρησιμοποιούνται για την εξάλειψη αρμονικών συχνοτήτων τάσης, επιβλαβείς για τα φορτιά, που δεν μπορεί να εξαλείψει ο μετατροπέας
Ανιχνευτής μέγιστου σημείου ισχύος (ΜΡΡΤ)
Επιβάλλει στην έξοδο της Φ/Β γεννήτριας τη βέλτιστη κάθε φορά τάση εξόδου, ανάλογα με την προσπίπτουσα ακτινοβολία.
Πυκνωτής στην έξοδο του Φ/Β
Τοποθετείται στην έξοδο της Φ/Β γεννήτριας και καλύπτει για βραχύ χρόνο τις απαιτήσεις ρεύματος σε περίπτωση απότομης μεταβολής της ακτινοβολίας
Κεντρικός έλεγχος
Συντονίζει τη λειτουργία των επιμέρους τμημάτων του συστήματος με την βοήθεια μικροεπεξεργαστών.
Εγκατάσταση
Τα φωτοβολταϊκά πλαίσια πρέπει να τοποθετούνται σε ανοιχτό χώρο, να μην σκιάζονται και να λαμβάνουν όσο γίνεται απευθείας την προσπίπτουσα σε αυτά ηλιακή ακτινοβολία.
ΚΟΣΤΟΣ ΚΑΙ ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΤΗΣ ΑΠΟΔΟΣΗΣ
Η παραγωγή ηλιακών κυττάρων είναι δαπανηρή. Το 1974 το κόστος ενός module ηλιακών κυττάρων ήταν 50$ ανά Watt ισχύος κορυφής εξόδου. (Η κορυφή εξόδου, που λέγεται μερικές φορές κορυφή ισχύος, είναι η μέγιστη έξοδος φωτοβολταϊκού κυττάρου, κατά το μεσημέρι). Αυτή η τιμή εξόδου χρησιμοποιείται ως ενδεικτική του μεγέθους της φωτοβολταϊκης εγκατάστασης παραγωγής ισχύος. Το ίδιο module σήμερα στοιχίζει περίπου 5$ ανά Watt ισχύος κορυφής. Το 1988 τα (εργαστήρια) Sandia National Laboratories στο Albuguergue , στο New Mexico των ΗΠΑ ανέπτυξαν ένα ηλιακό κύτταρο δύο στρώσεων με απόδοση 31%
Το πάνω στρώμα, αποτελούμενο από γυαλί-αρσενικό, μετατρέπει 27,2% του φωτός που πέφτει πάνω του, σε ηλεκτρισμό. Διερχόμενο φως που δεν απορροφήθηκε φθάνει στο κάτω στρώμα κρυσταλλικού πυριτίου που έχει επιπλέον απόδοση 3,7%.
Προβλέπεται πως με τον καιρό το κόστος ανά κιλοβάτ, θα πέσεί κάτω από μισό δολάριο. Αυτό εξακολουθεί να είναι πολύ πιο ακριβό από το κόστος του ηλεκτρισμού, που παράγεται από συστήματα με πυρηνικά καύσιμα ή με καύσιμα απολιθωμάτων. Όμως ειδικοί πίστευαν ότι από το 2000 το κόστος των ηλιακών κύτταρων θα μειωθεί επιπλέον στο επίπεδο του 0,1 με 0,3$ ανά κιλοβάτ (kilowatt).
Γίνετε συνεχώς έρευνα για την κατασκευή πιο αποδοτικών και φτηνότερων ηλιακών κυττάρων. Μεταξύ των εναλλακτικών διαδικασιών παραγωγής είναι:
· Ανάπτυξη κυττάρων άμορφου πυριτίου, όπου οι δίσκοι (wafers) παράγονται σε φύλλα που δεν χρειάζεται να κοπούν. H διαδικασία είναι πιο γρήγορη και τα άχρηστα υλικά από αυτήν είναι ελάχιστα. Αν μπορούν να παραχθούν ηλιακά κύτταρα με αυτόν τον τρόπο, είναι βέβαιο ότι θα είναι πιο ανταγωνιστικά στο χώρο της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Ενώ η απόδοση των κύτταρων που παράγονται με αυτόν τον τρόπο είναι μικρή, κοστίζουν πολύ λιγότερο. Ένα άλλο πλεονέκτημα της τεχνολογίας άμορφου πυριτίου είναι η δυνατότητα της διαδικασίας να παράγει μεγαλύτερα κύτταρα. Πολλές εταιρίες τώρα παράγουν εμπορικά module, που έχουν διαστάσεις τετραγώνου, πλευράς 30cm μέχρι 1,2m.
·Ηλιακά κύτταρα λεπτού φιλμ. Κατά τη διαδικασία αυτή, πυρίτιο με τη μορφή ατμού ή υγρού εναποτίθεται σε κάποια βάση, όπως πλάκες ή φύλλο γυαλιού. Παρόλο που είναι λιγότερο αποδοτικά κατά 4 ή 6% σε σχέση με τα κύτταρα κρυσταλλικού πυριτίου, τα κύτταρα λεπτού φιλμ είναι φθηνά. Λεπτότερα μέχρι και 10 φορές από ότι τα κρυσταλλικά κύτταρα, μπορούν να τοποθετηθούν το ένα επάνω από το άλλο και να βελτιωθεί έτσι η απόδοση.
·Μπορεί να χρησιμοποιηθούν συγκεντρωτές για την αύξηση της απόδοσης. Οι συγκετρωτές είναι συγκεκρωτικοί φακοί ή κάτοπτρα, που αυχάνουν την ένταση του φωτός επάνω στα ηλιακά κύτταρα. Ενώ αυτό δημιουργεί μεγάλη θέρμαση, που μειώνει την απόδοση, η θερμότητα που εκλύεται μπορεί να ληφθεί και να χρησιμοποιηθεί για άλλους σκοπούς. Οι συγκετρωτές είναι ακριβοί, επειδή χρειάζονται σύστημα παρακολούθησης του ήλιου.
·Κύτταρα λωρίδων. Το πυρίτιο παίρνει τη μορφή λεπτών λωρίδων και κόβεται με λέιζερ, για να περιορισθούν οι απώλειες. Η υπόλοιπη διαδικασία είναι παρόμοια με αυτήν, που χρησιμοποιείται για την παραγωγή κρυσταλλικών κύτταρων.
ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΤΩΝ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ
Α/ Πλεονεκτήματα
Όταν τα φωτοβολταϊκά κύτταρα εκτεθούν στην ηλιακή ακτινοβολία, μετατρέπουν ένα 5-15% της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική. Το πόσο ακριβώς είναι αυτό το ποσοστό εξαρτάται από την τεχνολογία που χρησιμοποιούμε. Υπάρχουν π.χ. τα λεγόμενα μονοκρυσταλλικά φωτοβολταϊκά (τα πιο συνηθισμένα της αγοράς), τα πολυκρυσταλλικά φωτοβολταϊκά, και τα άμορφα. Τα τελευταία έχουν χαμηλότερη απόδοση είναι όμως σημαντικά φθηνότερα. Η επιλογή του είδους των φωτοβολταϊκών είναι συνάρτηση των αναγκών σας, του διαθέσιμου χώρου ή ακόμα και της οικονομικής σας ευχέρειας. Όλα τα φωτοβολταϊκά πάντως μοιράζονται τα παρακάτω πλεονεκτήματα:
Τα φωτοβολταϊκά είναι μία από τις πολλά υποσχόμενες τεχνολογίες της νέας εποχής που ανατέλλει στο χώρο της ενέργειας. Μιας νέας εποχής που θα χαρακτηρίζεται ολοένα και περισσότερο από τις μικρές αποκεντρωμένες εφαρμογές σε ένα περιβάλλον απελευθερωμένης αγοράς. Τα μικρά, ευέλικτα συστήματα που μπορούν να εφαρμοστούν σε επίπεδο κατοικίας, εμπορικού κτιρίου ή μικρού σταθμού ηλεκτροπαραγωγής (όπως π.χ. τα φωτοβολταϊκά, τα μικρά συστήματα συμπαραγωγής, οι μικροτουρμπίνες και οι κυψέλες καυσίμου) αναμένεται να κατακτήσουν ένα σημαντικό μερίδιο της ενεργειακής αγοράς στα χρόνια που έρχονται. Ένα επιπλέον κοινό αυτών των νέων τεχνολογιών είναι η φιλικότητά τους προς το περιβάλλον.
Η ηλιακή ενέργεια είναι μια καθαρή, ανεξάντλητη, ήπια και ανανεώσιμη ενεργειακή πηγή. Η ηλιακή ακτινοβολία δεν ελέγχεται από κανέναν και αποτελεί ένα ανεξάντλητο εγχώριο ενεργειακό πόρο, που παρέχει ανεξαρτησία, προβλεψιμότητα και ασφάλεια στην ενεργειακή τροφοδοσία.
Τα φωτοβολταϊκά είναι λειτουργικά καθώς προσφέρουν επεκτασιμότητα της ισχύος τους και δυνατότητα αποθήκευσης της παραγόμενης ενέργειας (στο δίκτυο ή σε συσσωρρευτές) αναιρώντας έτσι το μειονέκτημα της ασυνεχούς παραγωγής ενέργειας. Δίνοντας τον απόλυτο έλεγχο στον καταναλωτή, και άμεση πρόσβαση στα στοιχεία που αφορούν την παραγόμενη και καταναλισκόμενη ενέργεια, τον καθιστούν πιο προσεκτικό στον τρόπο που καταναλώνει την ενέργεια και συμβάλλουν έτσι στην ορθολογική χρήση και εξοικονόμηση της ενέργειας. Η εμπειρία της Δανίας π.χ. έδειξε μείωση της συνολικής κατανάλωσης ηλεκτρισμού από χρήστες φωτοβολταϊκών, της τάξης του 5-10%. Για τις επιχειρήσεις παραγωγής ηλεκτρισμού, υπάρχουν ευδιάκριτα τεχνικά και εμπορικά πλεονεκτήματα από την εγκατάσταση μικρών συστημάτων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Όσο περισσότερα συστήματα παραγωγής ενέργειας εγκατασταθούν και συνδεθούν με το δίκτυο ηλεκτροδότησης, τόσο περισσότερα είναι τα οφέλη για τις επιχειρήσεις, όπως π.χ. η βελτίωση της ποιότητας της ηλεκτρικής ισχύος, η σταθερότητα της ηλεκτρικής τάσης και η μείωση των επενδύσεων για νέες γραμμές μεταφοράς. Η βαθμιαία αύξηση των μικρών ηλεκτροπαραγωγών μπορεί να καλύψει αποτελεσματικά τη διαρκή αύξηση της ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας, η οποία σε διαφορετική περίπτωση θα έπρεπε να καλυφθεί με μεγάλες επενδύσεις για σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής. Η παραγωγή ηλεκτρισμού από μικρούς παραγωγούς μπορεί να περιορίσει επίσης την ανάγκη επενδύσεων σε νέες γραμμές μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας. Το κόστος μιας νέας γραμμής μεταφοράς είναι πολύ υψηλό, αν λάβουμε υπόψη μας πέρα από τον τεχνολογικό εξοπλισμό και θέματα που σχετίζονται με την εξάντληση των φυσικών πόρων και τις αλλαγές στις χρήσεις γης.
Οι διάφοροι μικροί παραγωγοί "πράσινης" ηλεκτρικής ενέργειας αποτελούν ιδανική λύση για τη μελλοντική παροχή ηλεκτρικής ενέργειας στις περιπτώσεις όπου αμφισβητείται η ασφάλεια της παροχής. Η τοπική παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας δεν δοκιμάζεται από δαπανηρές ενεργειακές απώλειες που αντιμετωπίζει το ηλεκτρικό δίκτυο (απώλειες, οι οποίες στην Ελλάδα ανέρχονται σε 10% κατά μέσο όρο). Από την άλλη, η μέγιστη παραγωγή ηλιακού ηλεκτρισμού συμπίπτει χρονικά με τις ημερήσιες αιχμές της ζήτησης (ιδίως τους καλοκαιρινούς μήνες), βοηθώντας έτσι στην εξομάλυνση των αιχμών φορτίου και στη μείωση του συνολικού κόστους της ηλεκτροπαραγωγής, δεδομένου ότι η κάλυψη αυτών των αιχμών είναι ιδιαίτερα δαπανηρή.
Τα φωτοβολταϊκά, εκτός από καθαρή ενέργεια, παρέχουν ακόμη προσέλκυση πελατών και αξιοπιστία σε ένα απελευθερωμένο περιβάλλον. Σε ένα υψηλά ανταγωνιστικό περιβάλλον, οι επιχειρήσεις παραγωγής ηλεκτρισμού χρειάζονται κίνητρα για να προσελκύσουν και να διατηρήσουν τους πελάτες τους. Τα προγράμματα καθαρής ενέργειας μπορούν να είναι ελκυστικά σε αρκετά μεγάλο αριθμό καταναλωτών που ενδιαφέρονται γενικά για το περιβάλλον και ειδικότερα για τις κλιματικές αλλαγές. Σήμερα οι καταναλωτές στις απελευθερωμένες ενεργειακές αγορές δεν αγοράζουν απλά τη φθηνότερη ηλεκτρική ενέργεια, καθώς υπάρχει πλέον θέμα τόσο ποιότητας όσο και υπηρεσιών. Όσον αφορά στην ποιότητα του ηλεκτρισμού, τα θέματα είναι ξεκάθαρα: η ενέργεια που χρησιμοποιώ προέρχεται από θερμοηλεκτρικό σταθμό που χρησιμοποιεί ορυκτά καύσιμα και καταστρέφει το περιβάλλον, ενώ μπορεί να προέλθει από μια μονάδα που δεν ρυπαίνει το περιβάλλον; Ποιά ηλεκτρική ενέργεια πρέπει να αγοράσω; Μπορώ, τουλάχιστον, να αγοράσω μικρές ποσότητες καθαρής ενέργειας για να ενθαρρύνω τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας; Αυτά αποτελούν θέματα που απασχολούν οπωσδήποτε τις "έξυπνες" επιχειρήσεις παραγωγής ενέργειας. Η επιχείρηση που αποδέχεται τα φωτοβολταϊκά συστήματα θα προσελκύσει πελάτες-παραγωγούς που θα χρησιμοποιούν φωτοβολταϊκά και θα πωλούν στη συνέχεια σε αυτή καθαρή ενέργεια. Σε ένα περιβάλλον απελευθερωμένης αγοράς, τέτοιοι πελάτες-παραγωγοί μπορεί να βρίσκονται οπουδήποτε.
Τα φωτοβολταϊκά μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως δομικά υλικά παρέχοντας τη δυνατότητα για καινοτόμους αρχιτεκτονικούς σχεδιασμούς, καθώς διατίθενται σε ποικιλία χρωμάτων, μεγεθών, σχημάτων και μπορούν να παρέχουν ευελιξία και πλαστικότητα στη φόρμα, ενώ δίνουν και δυνατότητα διαφορικής διαπερατότητας του φωτός ανάλογα με τις ανάγκες του σχεδιασμού. Αντικαθιστώντας άλλα δομικά υλικά συμβάλλουν στη μείωση του συνολικού κόστους μιας κατασκευής (ιδιαίτερα σημαντικό στην περίπτωση των ηλιακών προσόψεων σε εμπορικά κτίρια).
Τέλος, τα φωτοβολταϊκά παρέχουν κύρος στο χρήστη τους και βελτιώνουν το image των επιχειρήσεων που τα επιλέγουν. Στις πιο αναπτυγμένες αγορές (όπως η ιαπωνική και η γερμανική) τα φωτοβολταϊκά είναι πλέον "trendy" και "must" για κάθε νέα κτιριακή εφαρμογή.
Β/ Μειονεκτήματα
Το σχετικά υψηλό κόστος αγοράς και η έλλειψη επιδοτήσεων στον οικιακό καταναλωτή (κάτι που ισχύει σήμερα στην Ελλάδα, όχι όμως και σε άλλες χώρες) είναι το βασικό τους μειονέκτημα. Τα φωτοβολταϊκά, όπως άλλωστε και όλες οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (ΑΠΕ), έχουν υψηλό αρχικό κόστος επένδυσης και ασήμαντο λειτουργικό κόστος, αντίθετα με τις συμβατικές ενεργειακές τεχνολογίες που συνήθως έχουν σχετικά μικρότερο αρχικό επενδυτικό κόστος και υψηλά λειτουργικά κόστη.
Παρόλα αυτά, ήδη το κλίμα φαίνεται να αλλάζει. Πολλές χώρες έχουν ξεκινήσει τα τελευταία χρόνια σημαντικά προγράμματα ενίσχυσης των φωτοβολταϊκών, με γενναίες επιδοτήσεις τόσο της αγοράς και εγκατάστασης φωτοβολταϊκών, όσο και της παραγόμενης ηλιακής κιλοβατώρας.
Αντίστοιχα προγράμματα δεν έχουν δυστυχώς ξεκινήσει στην Ελλάδα, ιδίως στον οικιακό-τριτογενή τομέα τον οποίο αφορούν πρωτίστως τα φωτοβολταϊκά. Έτσι, η ελληνική αγορά φωτοβολταϊκών παραμένει μικρή και περιθωριακή και η χώρα μας έχει εγκαταστήσει μόλις το 0,1% των συνολικών φωτοβολταϊκών συστημάτων παγκοσμίως.
Προκειμένου να αλλάξει αυτή η εικόνα, οι σημαντικότερες ελληνικές εταιρίες που δραστηριοποιούνται στον κλάδο, συνασπίστηκαν και δημιούργησαν τον Σύνδεσμο Εταιριών Φωτοβολταϊκών (ΣΕΦ), προκειμένου να διασφαλιστεί μία υγιής ανάπτυξη της αγοράς φωτοβολταϊκών και στην Ελλάδα.
Φωτοβολταϊκό Πλαίσιο
Τα πλαίσια κατασκευάζονται έτσι ώστε να παρέχουν συνεχή ηλεκτρική τάση περίπου 17(V), ικανή να φορτίζει συσσωρευτές 12(V). Ο αριθμός των πλαισίων που χρησιμοποιούνται σε μια εγκατάσταση εξαρτάται από το συνολικό φορτίο της εγκατάστασης.
Συσσωρευτές
Αποθηκεύουν την παραγόμενη από τα φωτοβολταϊκά πλαίσια ηλεκτρική ενέργεια, όταν δεν υπάρχει ηλιακή ακτινοβολία. Συνήθως χρησιμοποιούνται συσσωρευτές μολύβδου (Pb), με βαθμό εκφόρτισης 10-20% ή συσσωρευτές νικελίου-καδμίου (Ni-Cd), με δυνατότητα εκφορτισης μέχρι 100% χωρίς πρόβλημα.
Προστατευτική δίοδος
Χρησιμοποιείται για την αποφυγή της εκφόρτισης των συσσωρευτών διαμέσου της Φ/Β γεννήτριας, κάτι που θα μπορούσε να συμβεί σε περίπτωση που μειωνόταν σημαντικά η τάση της.
Ρυθμιστής συνεχούς τάσης (voltage regulator or controller )
Ο ρυθμιστής φόρτισης αποτελεί το σύνδεσμο μεταξύ των φωτοβολταϊκών πλαισίων, των συσσωρευτών και του φορτίου. Προστατεύει τους συσσωρευτές από υπερφόρτιση ή ολική αποφόρτιση. Ρυθμίζει την ροή του ρεύματος από τα φωτοβολταϊκά πλαίσια προς τους συσσωρευτές και διατηρεί την κανονική τάση φόρτισης των συσσωρευτών.
Μετατροπέας(inverter)
Ο μετατροπέας μετατρέπει τη συνεχή τάση είτε των πλαισίων είτε των συσσωρευτών, σε εναλλασσόμενη τάση, για την κάλυψη των περισσότερων εφαρμογών.
Η συνεχή τάση εφαρμόζεται στα άκρα μιας γέφυρας, η οποία αποτελείται από διακοπτικά στοιχεία (thyristors, IGBT) διαμέσου των οποίων παράγεται η επιθυμητή εναλλασσόμενη τάση.
Φίλτρα και άλλες τεχνικές μείωσης αρμονικών
Χρησιμοποιούνται για την εξάλειψη αρμονικών συχνοτήτων τάσης, επιβλαβείς για τα φορτιά, που δεν μπορεί να εξαλείψει ο μετατροπέας
Ανιχνευτής μέγιστου σημείου ισχύος (ΜΡΡΤ)
Επιβάλλει στην έξοδο της Φ/Β γεννήτριας τη βέλτιστη κάθε φορά τάση εξόδου, ανάλογα με την προσπίπτουσα ακτινοβολία.
Πυκνωτής στην έξοδο του Φ/Β
Τοποθετείται στην έξοδο της Φ/Β γεννήτριας και καλύπτει για βραχύ χρόνο τις απαιτήσεις ρεύματος σε περίπτωση απότομης μεταβολής της ακτινοβολίας
Κεντρικός έλεγχος
Συντονίζει τη λειτουργία των επιμέρους τμημάτων του συστήματος με την βοήθεια μικροεπεξεργαστών.
Εγκατάσταση
Τα φωτοβολταϊκά πλαίσια πρέπει να τοποθετούνται σε ανοιχτό χώρο, να μην σκιάζονται και να λαμβάνουν όσο γίνεται απευθείας την προσπίπτουσα σε αυτά ηλιακή ακτινοβολία.
ΚΟΣΤΟΣ ΚΑΙ ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΤΗΣ ΑΠΟΔΟΣΗΣ
Η παραγωγή ηλιακών κυττάρων είναι δαπανηρή. Το 1974 το κόστος ενός module ηλιακών κυττάρων ήταν 50$ ανά Watt ισχύος κορυφής εξόδου. (Η κορυφή εξόδου, που λέγεται μερικές φορές κορυφή ισχύος, είναι η μέγιστη έξοδος φωτοβολταϊκού κυττάρου, κατά το μεσημέρι). Αυτή η τιμή εξόδου χρησιμοποιείται ως ενδεικτική του μεγέθους της φωτοβολταϊκης εγκατάστασης παραγωγής ισχύος. Το ίδιο module σήμερα στοιχίζει περίπου 5$ ανά Watt ισχύος κορυφής. Το 1988 τα (εργαστήρια) Sandia National Laboratories στο Albuguergue , στο New Mexico των ΗΠΑ ανέπτυξαν ένα ηλιακό κύτταρο δύο στρώσεων με απόδοση 31%
Το πάνω στρώμα, αποτελούμενο από γυαλί-αρσενικό, μετατρέπει 27,2% του φωτός που πέφτει πάνω του, σε ηλεκτρισμό. Διερχόμενο φως που δεν απορροφήθηκε φθάνει στο κάτω στρώμα κρυσταλλικού πυριτίου που έχει επιπλέον απόδοση 3,7%.
Προβλέπεται πως με τον καιρό το κόστος ανά κιλοβάτ, θα πέσεί κάτω από μισό δολάριο. Αυτό εξακολουθεί να είναι πολύ πιο ακριβό από το κόστος του ηλεκτρισμού, που παράγεται από συστήματα με πυρηνικά καύσιμα ή με καύσιμα απολιθωμάτων. Όμως ειδικοί πίστευαν ότι από το 2000 το κόστος των ηλιακών κύτταρων θα μειωθεί επιπλέον στο επίπεδο του 0,1 με 0,3$ ανά κιλοβάτ (kilowatt).
Γίνετε συνεχώς έρευνα για την κατασκευή πιο αποδοτικών και φτηνότερων ηλιακών κυττάρων. Μεταξύ των εναλλακτικών διαδικασιών παραγωγής είναι:
· Ανάπτυξη κυττάρων άμορφου πυριτίου, όπου οι δίσκοι (wafers) παράγονται σε φύλλα που δεν χρειάζεται να κοπούν. H διαδικασία είναι πιο γρήγορη και τα άχρηστα υλικά από αυτήν είναι ελάχιστα. Αν μπορούν να παραχθούν ηλιακά κύτταρα με αυτόν τον τρόπο, είναι βέβαιο ότι θα είναι πιο ανταγωνιστικά στο χώρο της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Ενώ η απόδοση των κύτταρων που παράγονται με αυτόν τον τρόπο είναι μικρή, κοστίζουν πολύ λιγότερο. Ένα άλλο πλεονέκτημα της τεχνολογίας άμορφου πυριτίου είναι η δυνατότητα της διαδικασίας να παράγει μεγαλύτερα κύτταρα. Πολλές εταιρίες τώρα παράγουν εμπορικά module, που έχουν διαστάσεις τετραγώνου, πλευράς 30cm μέχρι 1,2m.
·Ηλιακά κύτταρα λεπτού φιλμ. Κατά τη διαδικασία αυτή, πυρίτιο με τη μορφή ατμού ή υγρού εναποτίθεται σε κάποια βάση, όπως πλάκες ή φύλλο γυαλιού. Παρόλο που είναι λιγότερο αποδοτικά κατά 4 ή 6% σε σχέση με τα κύτταρα κρυσταλλικού πυριτίου, τα κύτταρα λεπτού φιλμ είναι φθηνά. Λεπτότερα μέχρι και 10 φορές από ότι τα κρυσταλλικά κύτταρα, μπορούν να τοποθετηθούν το ένα επάνω από το άλλο και να βελτιωθεί έτσι η απόδοση.
·Μπορεί να χρησιμοποιηθούν συγκεντρωτές για την αύξηση της απόδοσης. Οι συγκετρωτές είναι συγκεκρωτικοί φακοί ή κάτοπτρα, που αυχάνουν την ένταση του φωτός επάνω στα ηλιακά κύτταρα. Ενώ αυτό δημιουργεί μεγάλη θέρμαση, που μειώνει την απόδοση, η θερμότητα που εκλύεται μπορεί να ληφθεί και να χρησιμοποιηθεί για άλλους σκοπούς. Οι συγκετρωτές είναι ακριβοί, επειδή χρειάζονται σύστημα παρακολούθησης του ήλιου.
·Κύτταρα λωρίδων. Το πυρίτιο παίρνει τη μορφή λεπτών λωρίδων και κόβεται με λέιζερ, για να περιορισθούν οι απώλειες. Η υπόλοιπη διαδικασία είναι παρόμοια με αυτήν, που χρησιμοποιείται για την παραγωγή κρυσταλλικών κύτταρων.
ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΤΩΝ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ
Α/ Πλεονεκτήματα
Όταν τα φωτοβολταϊκά κύτταρα εκτεθούν στην ηλιακή ακτινοβολία, μετατρέπουν ένα 5-15% της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική. Το πόσο ακριβώς είναι αυτό το ποσοστό εξαρτάται από την τεχνολογία που χρησιμοποιούμε. Υπάρχουν π.χ. τα λεγόμενα μονοκρυσταλλικά φωτοβολταϊκά (τα πιο συνηθισμένα της αγοράς), τα πολυκρυσταλλικά φωτοβολταϊκά, και τα άμορφα. Τα τελευταία έχουν χαμηλότερη απόδοση είναι όμως σημαντικά φθηνότερα. Η επιλογή του είδους των φωτοβολταϊκών είναι συνάρτηση των αναγκών σας, του διαθέσιμου χώρου ή ακόμα και της οικονομικής σας ευχέρειας. Όλα τα φωτοβολταϊκά πάντως μοιράζονται τα παρακάτω πλεονεκτήματα:
- μηδενική ρύπανση
- αξιοπιστία και μεγάλη διάρκεια ζωής (που φθάνει τα 30 χρόνια)
- απεξάρτηση από την τροφοδοσία καυσίμων για απομακρυσμένες περιοχές
- δυνατότητα επέκτασης ανάλογα με τις ανάγκες
- ελάχιστη συντήρηση
Τα φωτοβολταϊκά είναι μία από τις πολλά υποσχόμενες τεχνολογίες της νέας εποχής που ανατέλλει στο χώρο της ενέργειας. Μιας νέας εποχής που θα χαρακτηρίζεται ολοένα και περισσότερο από τις μικρές αποκεντρωμένες εφαρμογές σε ένα περιβάλλον απελευθερωμένης αγοράς. Τα μικρά, ευέλικτα συστήματα που μπορούν να εφαρμοστούν σε επίπεδο κατοικίας, εμπορικού κτιρίου ή μικρού σταθμού ηλεκτροπαραγωγής (όπως π.χ. τα φωτοβολταϊκά, τα μικρά συστήματα συμπαραγωγής, οι μικροτουρμπίνες και οι κυψέλες καυσίμου) αναμένεται να κατακτήσουν ένα σημαντικό μερίδιο της ενεργειακής αγοράς στα χρόνια που έρχονται. Ένα επιπλέον κοινό αυτών των νέων τεχνολογιών είναι η φιλικότητά τους προς το περιβάλλον.
Η ηλιακή ενέργεια είναι μια καθαρή, ανεξάντλητη, ήπια και ανανεώσιμη ενεργειακή πηγή. Η ηλιακή ακτινοβολία δεν ελέγχεται από κανέναν και αποτελεί ένα ανεξάντλητο εγχώριο ενεργειακό πόρο, που παρέχει ανεξαρτησία, προβλεψιμότητα και ασφάλεια στην ενεργειακή τροφοδοσία.
Τα φωτοβολταϊκά είναι λειτουργικά καθώς προσφέρουν επεκτασιμότητα της ισχύος τους και δυνατότητα αποθήκευσης της παραγόμενης ενέργειας (στο δίκτυο ή σε συσσωρρευτές) αναιρώντας έτσι το μειονέκτημα της ασυνεχούς παραγωγής ενέργειας. Δίνοντας τον απόλυτο έλεγχο στον καταναλωτή, και άμεση πρόσβαση στα στοιχεία που αφορούν την παραγόμενη και καταναλισκόμενη ενέργεια, τον καθιστούν πιο προσεκτικό στον τρόπο που καταναλώνει την ενέργεια και συμβάλλουν έτσι στην ορθολογική χρήση και εξοικονόμηση της ενέργειας. Η εμπειρία της Δανίας π.χ. έδειξε μείωση της συνολικής κατανάλωσης ηλεκτρισμού από χρήστες φωτοβολταϊκών, της τάξης του 5-10%. Για τις επιχειρήσεις παραγωγής ηλεκτρισμού, υπάρχουν ευδιάκριτα τεχνικά και εμπορικά πλεονεκτήματα από την εγκατάσταση μικρών συστημάτων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Όσο περισσότερα συστήματα παραγωγής ενέργειας εγκατασταθούν και συνδεθούν με το δίκτυο ηλεκτροδότησης, τόσο περισσότερα είναι τα οφέλη για τις επιχειρήσεις, όπως π.χ. η βελτίωση της ποιότητας της ηλεκτρικής ισχύος, η σταθερότητα της ηλεκτρικής τάσης και η μείωση των επενδύσεων για νέες γραμμές μεταφοράς. Η βαθμιαία αύξηση των μικρών ηλεκτροπαραγωγών μπορεί να καλύψει αποτελεσματικά τη διαρκή αύξηση της ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας, η οποία σε διαφορετική περίπτωση θα έπρεπε να καλυφθεί με μεγάλες επενδύσεις για σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής. Η παραγωγή ηλεκτρισμού από μικρούς παραγωγούς μπορεί να περιορίσει επίσης την ανάγκη επενδύσεων σε νέες γραμμές μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας. Το κόστος μιας νέας γραμμής μεταφοράς είναι πολύ υψηλό, αν λάβουμε υπόψη μας πέρα από τον τεχνολογικό εξοπλισμό και θέματα που σχετίζονται με την εξάντληση των φυσικών πόρων και τις αλλαγές στις χρήσεις γης.
Οι διάφοροι μικροί παραγωγοί "πράσινης" ηλεκτρικής ενέργειας αποτελούν ιδανική λύση για τη μελλοντική παροχή ηλεκτρικής ενέργειας στις περιπτώσεις όπου αμφισβητείται η ασφάλεια της παροχής. Η τοπική παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας δεν δοκιμάζεται από δαπανηρές ενεργειακές απώλειες που αντιμετωπίζει το ηλεκτρικό δίκτυο (απώλειες, οι οποίες στην Ελλάδα ανέρχονται σε 10% κατά μέσο όρο). Από την άλλη, η μέγιστη παραγωγή ηλιακού ηλεκτρισμού συμπίπτει χρονικά με τις ημερήσιες αιχμές της ζήτησης (ιδίως τους καλοκαιρινούς μήνες), βοηθώντας έτσι στην εξομάλυνση των αιχμών φορτίου και στη μείωση του συνολικού κόστους της ηλεκτροπαραγωγής, δεδομένου ότι η κάλυψη αυτών των αιχμών είναι ιδιαίτερα δαπανηρή.
Τα φωτοβολταϊκά, εκτός από καθαρή ενέργεια, παρέχουν ακόμη προσέλκυση πελατών και αξιοπιστία σε ένα απελευθερωμένο περιβάλλον. Σε ένα υψηλά ανταγωνιστικό περιβάλλον, οι επιχειρήσεις παραγωγής ηλεκτρισμού χρειάζονται κίνητρα για να προσελκύσουν και να διατηρήσουν τους πελάτες τους. Τα προγράμματα καθαρής ενέργειας μπορούν να είναι ελκυστικά σε αρκετά μεγάλο αριθμό καταναλωτών που ενδιαφέρονται γενικά για το περιβάλλον και ειδικότερα για τις κλιματικές αλλαγές. Σήμερα οι καταναλωτές στις απελευθερωμένες ενεργειακές αγορές δεν αγοράζουν απλά τη φθηνότερη ηλεκτρική ενέργεια, καθώς υπάρχει πλέον θέμα τόσο ποιότητας όσο και υπηρεσιών. Όσον αφορά στην ποιότητα του ηλεκτρισμού, τα θέματα είναι ξεκάθαρα: η ενέργεια που χρησιμοποιώ προέρχεται από θερμοηλεκτρικό σταθμό που χρησιμοποιεί ορυκτά καύσιμα και καταστρέφει το περιβάλλον, ενώ μπορεί να προέλθει από μια μονάδα που δεν ρυπαίνει το περιβάλλον; Ποιά ηλεκτρική ενέργεια πρέπει να αγοράσω; Μπορώ, τουλάχιστον, να αγοράσω μικρές ποσότητες καθαρής ενέργειας για να ενθαρρύνω τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας; Αυτά αποτελούν θέματα που απασχολούν οπωσδήποτε τις "έξυπνες" επιχειρήσεις παραγωγής ενέργειας. Η επιχείρηση που αποδέχεται τα φωτοβολταϊκά συστήματα θα προσελκύσει πελάτες-παραγωγούς που θα χρησιμοποιούν φωτοβολταϊκά και θα πωλούν στη συνέχεια σε αυτή καθαρή ενέργεια. Σε ένα περιβάλλον απελευθερωμένης αγοράς, τέτοιοι πελάτες-παραγωγοί μπορεί να βρίσκονται οπουδήποτε.
Τα φωτοβολταϊκά μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως δομικά υλικά παρέχοντας τη δυνατότητα για καινοτόμους αρχιτεκτονικούς σχεδιασμούς, καθώς διατίθενται σε ποικιλία χρωμάτων, μεγεθών, σχημάτων και μπορούν να παρέχουν ευελιξία και πλαστικότητα στη φόρμα, ενώ δίνουν και δυνατότητα διαφορικής διαπερατότητας του φωτός ανάλογα με τις ανάγκες του σχεδιασμού. Αντικαθιστώντας άλλα δομικά υλικά συμβάλλουν στη μείωση του συνολικού κόστους μιας κατασκευής (ιδιαίτερα σημαντικό στην περίπτωση των ηλιακών προσόψεων σε εμπορικά κτίρια).
Τέλος, τα φωτοβολταϊκά παρέχουν κύρος στο χρήστη τους και βελτιώνουν το image των επιχειρήσεων που τα επιλέγουν. Στις πιο αναπτυγμένες αγορές (όπως η ιαπωνική και η γερμανική) τα φωτοβολταϊκά είναι πλέον "trendy" και "must" για κάθε νέα κτιριακή εφαρμογή.
Β/ Μειονεκτήματα
Το σχετικά υψηλό κόστος αγοράς και η έλλειψη επιδοτήσεων στον οικιακό καταναλωτή (κάτι που ισχύει σήμερα στην Ελλάδα, όχι όμως και σε άλλες χώρες) είναι το βασικό τους μειονέκτημα. Τα φωτοβολταϊκά, όπως άλλωστε και όλες οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (ΑΠΕ), έχουν υψηλό αρχικό κόστος επένδυσης και ασήμαντο λειτουργικό κόστος, αντίθετα με τις συμβατικές ενεργειακές τεχνολογίες που συνήθως έχουν σχετικά μικρότερο αρχικό επενδυτικό κόστος και υψηλά λειτουργικά κόστη.
Παρόλα αυτά, ήδη το κλίμα φαίνεται να αλλάζει. Πολλές χώρες έχουν ξεκινήσει τα τελευταία χρόνια σημαντικά προγράμματα ενίσχυσης των φωτοβολταϊκών, με γενναίες επιδοτήσεις τόσο της αγοράς και εγκατάστασης φωτοβολταϊκών, όσο και της παραγόμενης ηλιακής κιλοβατώρας.
Αντίστοιχα προγράμματα δεν έχουν δυστυχώς ξεκινήσει στην Ελλάδα, ιδίως στον οικιακό-τριτογενή τομέα τον οποίο αφορούν πρωτίστως τα φωτοβολταϊκά. Έτσι, η ελληνική αγορά φωτοβολταϊκών παραμένει μικρή και περιθωριακή και η χώρα μας έχει εγκαταστήσει μόλις το 0,1% των συνολικών φωτοβολταϊκών συστημάτων παγκοσμίως.
Προκειμένου να αλλάξει αυτή η εικόνα, οι σημαντικότερες ελληνικές εταιρίες που δραστηριοποιούνται στον κλάδο, συνασπίστηκαν και δημιούργησαν τον Σύνδεσμο Εταιριών Φωτοβολταϊκών (ΣΕΦ), προκειμένου να διασφαλιστεί μία υγιής ανάπτυξη της αγοράς φωτοβολταϊκών και στην Ελλάδα.