تقسیم بندی ماژول های خورشیدی لایه نازک

ماژول‌های خورشیدی لایه نازک به سه دسته تقسیم بندی می‌شوند:

۱-سیلیکون آمورف و میکروکورف
۲- کادمیوم تلوراید
۳- مس دیسلنید ایندیوم و مس-ایندیوم-دیسلنید گالیوم (CIS و CIGS)

الف) لایه نازک‌های سیلیکونی آمورف

فناوری لایه نازک آلیاژ‌های سیلیکون آمورف فرصت مناسبی برای کاهش هزینه‌های مواد اولیه است، به دلیل اینکه آلیاژ سیلیکون آمورف نور را با بازده بالاتری نسبت به حالت کریستالی خود جذب میکند و ضخامت سلول ساخته شده به این روش تا ۳۰۰ برابر کمتر از ضخامت سلول‌های معمول است.

کاهش عملکرد سلول‌های لایه نازک در مدت زمان طولانی عملکرد کمتر از ۱% است. از طرفی ضریب دمایی این سلول‌ها منفی ۰.۰۲۱ % به ازای هر درجه سانتیگراد است در حالیکه ضریب دمایی سلول‌های کریستالی به طور میانگین منفی ۰.۵ ٪ به ازای هر درجه سانتیگراد است. بدین ترتیب کاهش عملکرد سلول‌های لایه نازک در دمای ۶۰ درجه چیزی بین ۴% تا ۶% خواهد بود در حالی که این کاهش عملکرد برای سلول‌های کریستالی ۱۷ % است.

این افزایش کارایی در نهایت منجر به کارایی بهتر در فصل گرم و همچنین عملکرد تحت تابش پخشی خواهد شد.
 
 
ب) لایه‌های نازک CIGS روی فویل فلزی

 از ابتدای مطالعات مربوطه در میانه دهه‌ی ۷۰ میلادی CIGS با توجه به بازده مناسب خورشیدی اش ماده‌ی پیشرو در این زمینه بود.CIGS همچنین (CIGSSe) مخفف ترکیبات (Cu (In,Ga) Se۲) بوده و یک تکنولوژی برای ساخت سلول‌های خورشیدی لایه نازک از عناصر مس، اندیوم، گالیوم، گوگرد و سلنیوم می‌باشد.
 
سلول‌ها و ماژول‌های CIGS به ترتیب  ۱۹.۵ و ۱۳ درصد بازده را نشان می‌دهند، در حالی که این مقادیر برای CdTe به ترتیب برابر با  ۱۶.۵ و ۱۰.۲ درصد است.

با بازده  ۱۹.۵ ٪ تحت شرایط استاندارد آزمایشگاه بهترین سلول CIGS دارایی کارایی همتراز سلول‌های سیلیکونی پلی کریستال خواهد بود. در باب عملکرد سلول‌های CIGS لایه نازک و همچنین چند سلول لایه نازک دیگر جدول زیر اطلاعات مفیدی را در اختیار می‌گذارد، همچنان که قابل مشاهده است از لحاظ کارایی این فناوری به فناوری سلول‌های کریستالی بسیار نزدیک است.


علاوه بر این، مکانیزمی وجود ندارد که به کارایی سلول آسیب بزند، این ماژول‌ها به شدت پایا هستند و معمولاً ماژول‌های تجاری با ۲۵ سال ضمانت به مصرف کننده تحویل داده می‌شود. روش ساخت این نوع سلول تقریباً سخت و پرهزینه می‌باشد.

البته امروزه تحقیقاتی در رابطه با جایگزینی ایندیوم با موادی ارزانتر مطرح شده است که می‌تواند در آینده با کاهش هزینه این نوع سلول بیانجامد. هرچند امروزه نیز با روش‌هایی همچون استفاده از فاز مایع این ماده، میزان مصرف آن را کاهش داده اند.  



ج) لایه نازک‌های CdTe

سلول‌های کادمیوم تلوراید نوعی از سلول‌های فتوولتائیک هستند که بر پایه یک لایه نازک از کادمیوم تلوراید برای جذب انرژی خورشید و تبدیل آن به انرژی الکتریسیته بنا شده اند. این نوع سلول خورشیدی تنها نوع از سلول‌های لایه نازک میباشد که نسبت به سلول‌های سیلیکونی از قیمت پایین تری برخوردار است.

از نگاه مسائل اقتصادی و زیست محیطی، این نوع سلول کمترین تولید دی اکسید کربن، کمترین مصرف آب و همچنین کوتاهترین زمان بازگشت سرمایه را دارد.

میزان سهم بازار این نوع سلول خورشیدی امروزه ۵% میباشد. البته در رقابت با سلول‌های لایه نازک این نوع سلول ۵۰ % سهم بازار را از آن خود کرده است.



د) لایه نازک‌های CIS 

ماژول‌های CIS از چندین لایه سلول CIS که به صورت سری به هم متصل شده اند تشکیل شده است. این ماژول‌ها بازده‌ی وسیعی از طیف نور را جذب میکند و بیشترین توان خروجی حتی در شرایط آب و هوایی نه چندان مطلوب تولید می‌کنند. ساختار این سلول‌ها به شکل زیر است.



اولین ماژول‌های ساخته شده صنعتی دارای بازده بالاتر از ۸% در سال ۲۰۰۱ بودند. میانگین بازده ماژول‌ها در سال ۲۰۰۲ افزایش یافت و به ۹% الی ۱۰ % رسید، این افزایش بازده ادامه داشت و اکنون بازده این سلول‌ها ۱۳ % هستند.