tehnologii fotovoltaice

7/18/2019 Tehnologii Fotovoltaice

http://slidepdf.com/reader/full/tehnologii-fotovoltaice 1/227

TEHNOLOGII

FOTOVOLTACE



CUPRINS

1. Introducere.1.1 Energia ca produs economic.1.2 Situaţia actuală.1.3 Evoluţia sistemelor fotovoltaice1.4 Paritatea de reţea.1.5 Programe de dezvoltare.

2. e!nologii fotovoltaice actuale.

2.1. "omponentele unui sistem fotovoltaic.2.2. e!nologii pentru celulele fotovoltaice.2.3. Siliciul cristalin.2.4. #!in film$ sau film su%ţire.

3. e!nologii pentru o%ţinerea celulelor fotovoltaice pe %ază de siliciu.3.1. Principalele tipuri de celule solare.3.2. &ateria primă.3.3. Purificarea siliciului.3.4. urnarea %locurilor de siliciu.3.4.1. urnarea %locurilor de siliciu.'2(3.5. ransormare )aferelor *n celule solare.

4.+uncţionarea dispozitivelor fotovoltaice.4.1. Eficienţa unei celule fotovoltaice.4.2 +unţionarea unei celule fotovoltaice.4.3. +unţionarea unui panou fotovoltaic.4.4. ,imensionarea unui sistem fotovoltaic uzual.

5. Producţia de serie -i reducerea costurilor sistemelor fotovoltaice.5.1. "ostulnominalizat al energiei.5.2 educerea costurilor sistemelor fotovoltaice.5.3. educerea costurilor modulelor.

5.4. "re-terea eficienţei modulelor fotovoltaice.5.5. /n%unătăţirea proceselor de fa%ricţie.5.0 ,irecţii de cercetare -i dezvoltare.5.. "osturile dispozitivelor electronice -i a componentelor conee.

0. Producţia de energie fotovoltaică *n omnia.

0.1. "onunctura mondială.0.2. Situaţia *n omnia.0.3. Promovarea energiei provenite din surse regenera%ile -i sistemul certificatelor verzi.0.4. Potenţialul fotovoltaic naţional faţă de restul statelo E.



1 . INTRODUCERE

1.1. Energia ca produ econo!ic

/n przent energia constituie un produs esenţial pentru economia unei ţări6 are o valoare

deose%ită att economică ct -i strategică pentru toate domeniile de activitate fiind *n acela-i

timp un %un de larg consum de maimă necesitate. /n domeniul energetic o strategie incorectă

sau neadaptată nevoilor poate conduce la o insuficienţă energetică cu efecte care aung pnă

la tensiuni sociale -i conflicte regionale sau internaţionale. Sectorul energetic prezintă unele

particularităţi specifice fiind caracterizat de o inerţie mare *ntre decizie -i realizarea practică

iar pentru implementarea de politici -i te!nologii noi este nevoie de resurse financiare

su%stanţiale care de o%icei sunt greu de o%ţinut. ,easemenea domeniul energetic este unul din

factorii principali responsa%il pentru poluarea mediului -i sc!im%ările climatice. 7ceste

caracteristici fac a%solut necesară eistenţa unei politici energetice %ine determinate6 pe

termen mediu -i lung6 a unor reglementări otime -i a unui cadru legal raţional du%late de

instrumente adaptate pieţei. /n acela-i timp6 *n domeniul energetic se manifestătendinţa

actuală6 promovată la nivel mondial6 de a protea mediul -i resursele naturale facănd din

economia de energie o prioritate importantă -i aducnd *n prim plan utilizarea surselor de

energie regenera%ile -i nepoluante. 8dată cu intensificarea sc!im%ărilor climatice -i a



efectelor deteriorării mediului aceste surse alternative de energie vin ca o soluţie la epuizarea

resurselor naturale -i la eploatarea tot mai dificilă a acestora. ,atorită faptului că6 pentru a fi

nai eficientă6 o sc!im%are pozitivă faţă de mediu a politicilor economice6 inclusiv a celor

energetice6 necesită un efort comun la nivel internaţional6 *n anul 199 a fost sta%ilit

protocolul de la :;oto prin care statele care *l ratică *-i asumă o%ligaţia de a reduce emisiile

poluante din atmosferă cu 562<6 *n perioada 2==> ? 2=126 faţă de cele din 199=. Protocolul

este *n vigoare din anul 2==5 *n timp ce pnă *n noiem%rie 2==4 acordul a fost dea ratifict de

12 de ţări6 printre care se numără -i mem%rii niunii Europene6 incusiv omnia -i

@ulgaria.

7cest contet mondial determinăo preocupare intensă *n domeniul surselor de energie

neconvenţională6 iar dintre acestea energia solară se evidenţiază *n mod deose%it6 ocupnd un

loc important.

Se poate menţiona faptul că Pămntul nu prime-te6 la suprafaţă sa6 dect o mică parte

din radiaţia emisă de soare6 după ce aceasta suferă fenomenele de transmisie6 a%sorţie -i

difuzie la nivelul atmosferei. /n aceste condiţii intensitatea ei scade cu 3=< c!iar si *n cazul

*n care cerul este senin -i clar. 7nual pe continente se primesc *n ur de 1651=1> AB!6 adică

de 1==== de ori mai mult dect consumul energetic mondial 'conform



!ttpCDDines.solaire.free.frDsolpvDpage1.!tml(6 soarele devenind astfel una dintre cele mai

importante surse neconvenţionale.

Energia solară poate fi captată -i transformată fie *n enrgie electrică prin utilizarea

te!nologiilor fotovoltaice6 fie *n energie termică prin utilizarea diferitelor tipuri de panouri

solare termice. Soarele constituie astfel cea mai a%undentă -i mai regenera%ilă sursă de

energie depă-ind cu mult necesarul la nivel glo%al. ,acă sar colecta =6=1< din energia

soarelui care aunge la suprafaţa solului6 sar depă-i cantitatea de energie care este consumată

*n prezent pe plan mondial. "antitatea de energie provenind de la soare6 care aunge *ntro

zonă oarecare de la suprafaţa solului poate atinge 1===BDm2 '"onform . :. Fas! &7P.

esurse -i sisteme energetice6 vol.2C Surse regenera%ile. ed. 1aG SpringerG 2=11(

Energia solară a fost privită cu foarte mare atenţie *n ultimii zeci de ani ca fiind cea

mai regenera%ilă sursă de enrgie6 datorită *n principal faptului că este sigură6 curate6 gratuită

-i nelimitată 'Hiamoing 6 ,uo)ang +.6 +an J. n studiu al organizării -i performanţei

reflectoarelor termice din aluminiu pentru sisteme de energie solară. "onferinţele pentru

-tiinţa mediului ESI7 2=1=6 B!u!an6 "!inaC KEEE "omputer Societ;(. Principiul reacţiilor

de fuziune din soare -i producerea energiei solare au fost discutate *n numeroase lucrări

'&aznia E. Energia solară pasivă6 EmmausG odale PressG 199G S7LE B@ M.



+undamentele energiei solare6 Bas!ington ,"G Memisp!ere Pu%lis!ingG 19>. i)ani F.

Energia solarăC fundamente6 proiectare -i aplicaţii6 Le) JorAG ""G 2==2(.

Soarele trimite spre pămnt o cantitate imensă de radiaţie electromagnetică6 radiaţie

care transferă aproimativ 4=== de trilioane de AB! de energie către suprafaţa pămntului *n

fiecare zi 'Fupta P.:. Surse de energie regenera%ilă6 o distanţă mare pentru India. Energia

regenera%ilăG 1999G 1%'14(C12109(. 7ceastă cantitate de energie este cu mult peste cererea la

nivel glo%al -i de asemenea mult mai mare dect pot oferi alte surse de energie cum ar fi

energia nucleara sau arderea com%usti%ililor fosili. Energia solară este de asemenea asociată

cu unele avantae economice -i de mediu -i se consideră că va *nlocui sursele tradiţionale de

energie.

/n prezent energia solară este utilizată *ntro gamă largă aplicaţii industriale6

comerciale -i proiecte rezidenţiale cum ar fi producerea de electricitate6 *ncălzirea apei6

procese industriale6 *ncălzire6 etc. "a o consecinţă a dezvoltării rapide a te!nologiilor pentru

energie solară se preconizează că la nivel glo%al6 pnă *n anul 2=5=6 *ntre 12< -i 25< din

electricitatea produsă va proveni din surse solare'mmandisingu 76 Sani &S."oncentrarea

energiei solare te!nologie6 potenţial -i politică *n India. Energia regenera%ilă -i sustena%ila6

2=11G 15'9(C515095(.



1." Si#ua$ia ac#ua%&

&odulele fotovoltaice '+N( sunt dispositive fie care transforma lumina solară *n

electricitate -i care6 datorită faptului că nu au componente *n mi-care necesită *ntreţinere

minimă -i au o durată de funcţionare semnificativă '253= de ani(. 7cestea produc

electricitate fără a genera emisii poluante6 sunt silenţioase -i pot fi construite la orice scară6 de

la cţiva mili)aţi la o capacitate de ordinul mega)aţilor6 sunt modulare -i pot fi configurate

ca sisteme individuale.

/n perioada de *nceput a te!nologiilor fotovoltaice6 *n urmă cu 5= de ani energia

necesară pentru producerea unui panou fotovoltaic era mai mare dect energia pe care acesta

o putea produce *n *ntreaga sa durata de viaţă. /n ultima decadă *nsă6 datorită *m%unatăţirii

eficienţei panourilor -i a proceselor de producţie6 costurile dispozitivelor +N au scăzut

considera%il iar datorită acestui fapt piaţa acestora se etinde rapid. a nivel mondial6

vnzările de sisteme fotovoltaice *nsumau *n anul 2==0 aproimativ 25== &B6 iar cre-terea

faţă de anul 2==5 a fost de 4=< 'Sa;ig!6 2==>(.

/ncepnd cu anul 2=== dezvoltarea te!nologiilor de prelucare a siliciului6 care

constituie materia primă de %ază pentru fa%ricarea celulelor +N precum -i de producere a

filmelor care stau la %aza fa%ricării panourilor solare6 a permis o cre-tere eponenţială a



producţiei de panouri fotovoltaice -i implicit de construcţie a centralelor +N. ,acă *n anul

2===6 pe glo% erau 16425FB putere instalată din centrale fotovoltaice6 *n 2=12 aveam

1=1621 FB putere instalată iar *n 2=10 se estimează că aceasta va fi *n urul a 26050FB.

omnia dispunea la sfr-itul anului 2=12 de 3=&B putere instalată *n centralele

fotovoltaice6 iar la sfarsitul anului 2=13 acesta aungea la 115>&B. ,e la *nceputul anului

2=13 -i pnă *n prezent sa produs la nivel glo%al circa 152.119FB! energie electrică din

energie solară.

/n ultimii ani costurile de producţie ale elementelor fotovoltaice au scăzut

semnificativ aducnd cu sine o scădere a preţurilor6 *n timp ce eperienţa producătorilor6 a

dezvoltatorilor -i a institutiilor care reglementează acest domeniu a dus la scăderea

c!eltuielilor -i a timpului necesar pentru instalarea sistemelor fotovoltaice. 7ceste

*m%unătăţiri se datorează *n parte cercetării -i dezvoltării -i *n parte stimulării pieţei. Pentru

continuarea acestui trend de scădere a preţurilor este necesară6 pe lngă *m%unatăţiri

te!nologice6 -i o dezvoltare pe măsură att a pieţei6 ct -i a capacităţilor de producţie. 7cest

lucru presupune o conlucrare strnsă *ntre sectorul privat -i organismele care reglementează

dezvoltarea sistemelor energetice.



Producţia de celule -i module fotovoltaice a crescut cu 1=< *n anul 2=12 de-i această

cre-tere a avut loc pe fondul scăderii cu 9< a investiţiilor *n domeniul energiei solare6

conform aportului Privind Stadiul de ,ezvoltare a Industriei +otovoltaice realizat de

"entrul "omun de "ercetare 'Koint esearc! "enter( al "omisiei Europene. /ntre anii 2==9 -i

2=13 producţia de celule solare a cerscut de 4 oriO a nivel mondial principalii producători de

ec!ipamente -i celule fotovoltaice sunt Kaponia6 Fermania6 "!ina6 ai)an6 &alaezia -i

Statele nite6 *n timp ce lideri la capacitatea instalată sunt Europa6 "!ina6 Sua -i Kaponia6

care *n anul 2=13 dispuneau de mai mult de 94< din totalul puterii instalate la nivel mondial.

"!ina6 datorită masivelor investiţii guvernamentale6 a devenit forţa dominanta *n producţia de

elemente fotovoltaice6 companiile c!ineze producnd6 *n anul 2=13 celule si module +N cu o

capacitate de aproimativ 23FB6 adică 0=< din producţia glo%ală.

/n S7 producţia de celule solare a avut de suferit datorită crizei financiare glo%ale6

revenindu-i *nsă parţial din cauza scăderii preţului siliciului6 un factor important care

determină costul de fa%ricaţie al elementelor fotovoltaice.



1.' E(o%u$ia i#e!e%or )o#o(o%#aice

Interesul pentru energia fotovoltaică a apărut *n perioada anilor 0= cnd dezvoltarea

circuitelor integrate a dus la scăderea preţurilor %locurilor de cristal de siliciu6 materie primă

esenţială pentru producerea celulelor +N6 scădere care a adus cu sine o diminuare a preţurilor

celulelor solare pana la 1==QD)att6 *n anul 191 '*n condiţiile *n care6 *n prezent6 la sfr-itul

anului 2=12 aceasta era de =602QD)att(.

Interesant este faptul că primele care au initiat dezvoltarea te!nologiilor fotovoltaice au fost

companiile petroliere. n studiu făcut la sfr-itul anului 1909 de către gigantul Eon prin

compania sa Eon SP" concluziona că pnă *n anul 2=== preţul electricităţii va cre-te

semnificativ -i această cre-tere va face mai atractive sursele alternative de energie6 dintre care

energia solară era cea mai interesantă. 8 analiză a pieţei arata că un preţ de 2=QD)att va crea o

cre-tere semnificativă a cererii pentru dispozitive fotovoltaice.

Prima *m%unătăţire care a dus la scăderea costurilor a provenit din realizarea faptului

că procesul de fa%ricaţie a semiconductoarelor standard nu era ideal pentru producerea de

celule fotovoltaice. Eon SP" a eliminat unele etape te!nologice6 cum ar fi finisarea

suprafeţelor )aferelor6 utiliznd )afere cu suprafaţa %rută a-a cum rezultă *n urma tăierii

acestora -i adăugnd un strat antirefleiv care cre-te eficienţa celulei. /n acela-i timp au fost



*nlocuite att materialele scumpe folosite *n industria spaţială ct -i ca%larea manuală6 cu

utilizarea unor materiale ca plasticul acrilic -i adezivul siliconic si cu realizarea circuitelor

prin imprimare. ,e asemenea6 celulele fotovoltaice pot fi realizate din materialul rezultat in

urma proceselor de fa%ricaţie din industria electronică6 de eemplu siliciul rezidual6 acest

lucru ducnd la scaderea costurilor a-a *ncat *n anul 193 se produceau panouri solare cu

costuri de 1=QD)att6 preţul de piaţă al acestora scăznd la 2=QD)att. ,eci a avut loc o scădere

a preţului cu >=< *ntro perioadă de 2 ani.

8 altă companie petrolieră care sa implicat *n industria energiei solare a fost 7rco6

care determinata de cre-terea rapidă a numărului de platforme petroliere a ac!iziţionat Solar

Po)er Internaţional6 SPI6 formnd astfel 7rco Solar. +a%rica 7rco Solar din "amarillo6

"alifornia a fost de la *nceput dedicate construcţiei de panouri solare -i a funcţionat continuu

din 19 pnă *n anul 2=11 cnd a fost *nc!isă de către Solar Borld.

/n urma crizei petroliere din 193 companiile din domeniu au făcut investiţii

semnificative *n firme care să producă dispozitive pentru energie solară -i timp de cteva zeci

de ani au fost cei mai mari producători *n domeniul energiei solare. Eon6 7rco6 S!ell6

7moco6 -i &o%il au avut divizii maore pentru energie solară *n anii = -i >=. Pe lngă



acestea6 in industria fotovoltaica sau implicat -i companii de dezvoltare te!nologică6

Feneral Electric6 &otorola6 3&6 ;co -i "7.

/m%unătăţiri ulterioare ale te!nologiei au dus la scăderea costurilor de producţie la

mai puţin de 1QD)att6 preţurile de desfacere scăznd astfel su% 2QD)att6 costurile

dispozitivelor de gestiune a sitemului energetic devenind astfel mai mari dect cele de

fa%ricaţie ale panourilor. 8dată cu tranziţia industriei semiconductoarelor la utilizarea de

%locuri de siliciu din ce *n ce mai mari6 ec!ipamentele mai vec!i au devenit mai puţin

costisitoare6 iar pe măsură ce acestea erau disponi%ile la preţuri din ce *n ce mai mici

dimensiunile celulelor solare au crescut. Panourile originale 7"8 Solar utilizau celule cu

dimensiuni cuprinse *ntre 2 -i 4 inc!i 'adică *ntre 5= -i 1== mm( *n diametru *n timp ce *n

perioada 199=2=== se foloseau celule de 125mm iar după anul 2==> aproape toţi

producătorii fa%ricau celule de 15=mm. ,easemenea6 introducerea pe scară largă a

televizoarelor cu ecran plat6 la *nceputul anilor 2===6 a dus la utilizarea pe scară largă a

panourilor din sticlă de calitate ridicată ceea ce a dus la folosirea acestora -i la construcţia

panourilor solare.

/n perioada 199=2=== celulele din siliciu policristalin au devenit tot mai populare.

,e-i acestea au o eficienţă ceva mai redusă dect cele monocristaline6 sunt produse cu costuri



mai mici6 avnd un raport calitateDpreţ mai ridicat. ,upă ce la milocul anilor 2=== siliciul

policristalin era dominant pe piaţa dispozitivelor lo)cost6 recent siliciul monocristalin a

revenit la utilizarea pe scară largă.

Producătorii de celule solare %azate pe )afere au reacţionat la cre-terea preţurilor

siliciului din perioada 2==42==> printro reducere rapidă a consumului. /n anul 2==>6

conform spuselor lui Kef Partmans6 directorul departamentului pentru energie solară al I&E"6

la fa%ricarea celulelor fotovoltaice se foloseau >9 grame de siliciu pentru producerea

suprafetei necesare generarii unui )att de energie6 si corespunznd unei grosimi a )aferului

de =.2==mm. "ompania +irst Solar a fost *n anul 2==96 cel mai mare producător de panouri

solare utiliznd o te!nologie numita #t!in film$ sau #film su%tire$ %azată pe elurida de

"admiu6 ulterior insa siliciul redevenind predominant odată cu migrarea către producătorii

c!inezi.

a sfr-itul anului 2=11 o scădere a cererii pe piaţa europeană6 datorată unor condiţii

%ugetare6 a dus la scăderea preţurilor modulelor solare %azate pe cristale de siliciu la

aproimativ 16=9QD)att6 scăznd drastic faţă de anul 2=1=. Preţurile au continuat să scadă6

aungnd la sfr-itul anului 2=12 pnă la =602QD)att.



Preţul panourilor solare a scăzut constant *n ultimii 4= de ani6 cu o *ntrerupere *n 2==4

cnd su%venţiile su%stanţiale din Fermania au dus la o cre-tere semnificativă a cererii6

rădicnd astfel preţurile la siliciul purificat 'care este folosit -i la fa%ricarea circuitelor

integrate(. ecesiunea din anul 2==> -i ofensiva producătorilor c!inezi au dus din nou la un

trend de scădere a preţurilor. /n cei 4 ani de după ianuarie 2==> preţurile la modulele solare

au scăzut *n Fermania de la 3 euro la 1 euroD)att. /n acela-i timp capacitatea de producţie a

eplodat avnd o cre-tere anuală mai mare de 5=<. "!ina -ia crescut cota de piaţă de la ><

*n anul 2==> pnă la mai mult de 55< la sfr-itul lui 2=1=. /n decem%rie 2=12 preţul

panourilor solare c!ineze-ti a scăzut pnă la =60=QD)att.

8 o%servaţie asemănătoare legii lui &oore6 numită -i legea lui S)anson afirmă că

preţul celulelor solare scade cu 2=< la fiecare du%lare a capacităţii de producţie.

+ig R Evoluţia preţului QDBatt



+igR

1.* Pari#a#ea de re$ea

Prin scăderea continuă a preţurilor dispozitivelor fotovoltaice se urmăre-te ca preţul

electricităţii generate din energia solară să atingă a-a numita #paritate de reţea$. 7cesta este

punctul *n care preţul fără su%venţii al energiei electrice fotovoltaice este egal sau mai mic

dect preţul electricităţii *n reţea. 7cest deziderat necesita *nsă *m%unătăţiri att la nivel de

producţie -i distri%uţie ct -i la sta%ilirea politicilor de su%venţionare si de promovare a

acestei te!nologii.



"ei care susţin atingerea parităţii de reţea urmăresc realizarea acesteia pentru *nceput

*n zonele cu coeficient ridicat al energiei solare -i *n care6 *n acela-i timp6 eistă -i un preţ

ridicat al energiei electrice6 zone cum sunt "alifornia sau Kaponia. /n anul 2== @P susţine că

a o%ţinut paritatea de reţea *n Ma)ai -i *n alte insule6 care pnă atunci foloseau doar

com%usti%il diesel pentru a produce electricitate. Pentru S7 Feorge B. @us! a sta%ilit ca

termen pentru atingerea nivelului parităţii de reţea a electricităţii solare anul 2=15. /n anul

2=12 7sociaţia +otovoltaică a raportat realizarea parităţii de reţea *n 7ustralia.

1.+ Progra!e de de,(o%#are

/n acest contet al scăderii su%stanţiale a costurilor -i cre-terii capacităţii de producţie

devin posi%ile o serie de proiecte de anvergură care demonstrează domeniile etinse de

aplica%ilitate a te!nologiei fotovoltaice -i c!iar modul *n care pot fi acestea integrate *n

infrastuctura.

n eemplu *n acest sens este un proiect demarat *n anul 2==9 *n S7 care presupune

utilizarea panourilor solare că suprafaţa de rulare la construcţia de autostrăzi. Proiectul6

realizat cu spriinul guvernului federal -i *nceput *n urmă cu 5 ani se află *n prezent *n stadiul

de finalizare6 fiind realizaţi primii Ailometri eperimentali iar pro%lemele te!nice apărute



fiind rezolvate sa constatat faptul că o asemenea a%ordare prezintă numeroase avantae

inclusiv din punct de vedere al costurilor -i de amortizare a investiţiei iniţiale.

,ezvoltarea unor asemenea proiecte are loc pe fondul cre-terii investiţiilor *n energii

regenera%ile6 acestea atingnd *n anul 2==> un nivel record6 depă-indule pe cele *n energie

%azată pe căr%une -i petrol. /n Europa6 .E. a sta%ilit ca pana in anul 2=156 2=< din

consumul energetic la nivelul fiecarui stat mem%ru să provină din energii regenera%ile.

omnia -ia luat angaamentul să depă-ească acest procent cu 4 la sută6 ţinnd cont că *n

2==5 numai din %iomasă -i energie !idro se o%ţinea 1< din energia consumată la nivel

naţional.

"omisarul European pentru energie6 Funt!er 8ettinger afirma că *n următorii 5 ani

Europa va importa din nordul 7fricii sute de mega)aţi de energie electrică generata de soare.

Energia solară va fi folosită pentru a genera electricitate6 care apoi să fie eportată *n Europa.

Potrivit institutului pentru Energie al "omisiei Europene6 ar fi nevoie de doar =63< din

lumina care *nvăluie Sa!ara -i deserturile din 8rientul 7propiat pentru a fi satisfăcute nevoile

energetice alea Europei. "el mai departe *n acest sens a păsit compania germană ,esertec

Industrial Iniţiative care *-i propune să asigure 15< din energia electrică a Europei6 pnă *n

2=5= sau mai devreme6 prin intermediul unor linii de electricitate *ntinse dea lungul



7mount nits( care se comercializau era de 3== de milioane de unităţi. "omercializarea

surplusului de 77 se face *n tran-e. 8 transă este de regulă mai mare de un milion de 77.

Speciali-tii europeni -i auto!toni au o%servat că -i *n ţara noastră se fac demersuri

pentru implementarea legislaţiei europene *n domeniul surselor de energie regenera%ilă. 8

piaţă nereglementată nu poate rezolva pro%lemele care pot apărea ca dovadă a%undenţa de

tur%ine eoliene *n zona ,o%rogea care a condus la desc!iderea unor proceduri de

infringement -i la tur%ulenţe sociale locale.

7desea6 autorităţile romne găsesc *n reglementările europene scuza cea mai

avantaoasă pentru a complica un sistem %irocratic. i *n sectorul energiilor regenera%ile6

Fuvernul *ncuraează monopolul unor firme mari6 ale căror nume sunt deja %ine sta%ilite pe

piaţa de energie din omnia6 fără sa dea -anse firmelor mai mici să devină actori pe această

piaţă. 8ri de cte ori eistă disfuncţionalităţi *n legătură cu sectorul energiilor regenera%ile

autorităţile romne pun totul pe seama cerinţelor dure alea "omisiei Europene. 7-a sa

*ntmplat -i *n cazul Planului Laţional de 7cţiune *n domeniul Energiilor egenera%ile

'PL7E(6 cnd ministerul Economiei "omerţului -i &ediului de 7faceri a *mpiedicat orice

fel de implicare a actorilor interesaţi de ela%orarea -i consultarea acestui document



programatic6 ce tre%uie să traseze liniile generale de dezvoltare ale sectorului energiilor

regenera%ile pnă *n anul 2=2=.

Semnalul oferit de către autorităţile centrale mediului privat interesat de domeniul

utilizării surselor regenera%ile de energie este de ezitare *n adoptarea unor decizii -i de lipsa

de seriozitate *n legătură cu ? de eemplu termenul de intrare *n vigoare a legii care

reglementează promovarea energiilor regenera%ile 'egea nr. 22= din 2==>(.

Planul Laţional de 7cţiune *n ,omeniul Energiilor egenera%ile suferă din cauza

numărului mare de pagini care conţin informaţii redundanteC liste *ntregi de legi -i ordine6

precum -i descrieri de programe operaţionale sunt repetate de nenumărate ori pentru a umple

cele 2>0 de pagini. ,e asemenea sunt menţionate diverse autorităţi a-azis responsa%ile cu

promovarea energiilor regenera%ile precum 7,urile6 care nu au *n statutul lor astfel de

prevederi. 7lte informaţii sunt nefundamentate -i lipsite de valoare 'de e. "riza economică

glo%ală *ncepută *n anul 2==> afectează profund omnia6 inclusiv din punct de vedere al

consumului de energie6 iar influenţele pe termene mediu -i lung sunt *ncă greu de evaluat$(.

7cestea sunt doar o parte dintre rezultatele studiului #/m%unătăţirea legislaţiei -i

procedurilor privind folosirea energiei regenera%ile *n omnia$6 realizat *n 2=1= de către

+undaţia E7 &ileniul 3 *n cadrul proiectului #Energia egenera%ilă o sansă pentru



dezvoltarea dura%ilă a omniei$6 finanţat de guvernele Islandei6 iec!tensteinului -i

Lorvegiei prin &ecanismul +inaciar al Spaţiului Economic European.

"u toate acestea6 se remarcă totu-i eistenţa unor programe de cercetare *n domeniul

energiilor regenera%ile6 cu finanţare de la %ugetul de stat6 6 inclusiv *n domeniul energiei

solare eistnd proiecte de cercetare pentru dezvoltarea materialelor folosite la realizarea

celulelor fotovoltaice. ,e eemplu6 *n cadrul Institului Laţional de "ercetare si ,ezvoltare

pentru Inginerie Electrică a fost demarat *n octom%rie 2==> proiectul #"elule fotovoltaice pe

%aza de energie curata$ 'proiectul 22132D=1.1=.2==>(. Proiectul sa desfă-urat pe perioada a

trei ani6 2==92=116 -i a avut un %uget de 2 milioane de lei alocaţi *n *ntregime de la %ugetul

de stat6 fără alte surse de cofinanţare. n alt proiect de cercetare6 realizat *n cadrul aceluia-i

program #Parteneriate *n domeniile prioritare$6 sa desfă-urat su% coordonarea Institutului de

"ercetare si ,ezvoltare pentru &icrote!nologie6 I&@ucuresti. Iniţiat *n acela-i an6 2==>6

proiectul #e!nologii cu grad scăzut de poluare pentru o%ţinerea celulelor fotovoltaice

utiliznd materiale oidice nanostrucrate L7L8&7"E$ a %eneficiat de un %uget

similar de 2 milioane de lei iar alţi 202=== lei au fost o%ţinuţi prin cofinanţare. 7cest proiect



urmărea sta%ilirea unor procese te!nologice pentru o%ţinerea de straturi su%ţiri

nanostructurate de oid de titan 'i O2 ( transparente -i conductive.

7semenea iniţiative fac parte din efortul general de a *m%unătăţi te!nologia de

fa%ricaţie a celulelor fotovoltaice pentru cre-terea eficienţei acestora -i deasemenea pentru

scăderea costurilor *n cadrul proceselor te!nologice de producţie.

Eistă deci un Plan Laţional pentru Promovarea Energiilor egenera%ile conform

căruia energia regenera%ilă reprezintă 24 la sută din totalul de energie produsă *n omnia.

Pentru derularea acestuia eistă -i finatare disponi%ila din fonduri europene *n valoare de 1==

milioane de euro6 pentru susţinerea unor proiecte *n domeniul energiilor regenera%ile.

Pentru o te!nologie emergenta cum este cea a energiei fotovoltaice spriinul susţinut

oferit de instituţiile guvernamentale poate auta la crearea unei cereri iniţiale ducnd astfel la

dezvoltarea unei pieţe6 iar sta%ilirea unor reglementări eficiente este a%solut necesară pentru

dezvoltarea unor sisteme energetice conectate la reţeaua de distri%uţie a energiei electrice.

&ulte dintre pro%lemele conectării surselor alternative de energie la reţeaua de

distri%uţie nu se rezumă doar la sistemele fotovoltaice. 7ceste pro%leme apar datorită

dificultăţii de a adapta generatoare integrate sau dstri%uite la un sistem de distri%uţie conceput



pentru centrale electrice mari. Este pro%a%il ca multe din caracteristicile coneiunilor la

reţeaua de distri%uţie vor suferi modificări pentru a putea acomoda *n proporţie mai mare

sursele distri%uite. /n viitorul apropiat sistemele de distri%uţie a energiei electrice ar putea fi

diferite de cele de astăzi6 fiind necesare sc!im%ări innovative pentru a asigura integrarea

optimă a noilor te!nologii de producere a energiei electrice6 odată cu scăderea costurilor de

implementare a acestora -i dezvoltarea unor surse alternative de energie ca parcurile

fotovoltaice.



". TEHNOLOGII FOTOVOLTAICE ACTUALE

".1 Co!ponen#e%e unui i#e! )o#o(o%#aic

&odulele fotovoltaice sunt formate din celule fotovoltaice interconectate care

transformă lumina solară *n electricitate6 aceste celule fiind elementul activ6 essential6 al

*ntregului sistem. "elulele fotovoltaice se o%ţin din materiale semiconductoare6 cea mai

utilizată te!nică de realizare a acestora fiind %azată pe siliciu ca material activ semiconductor6

datorită atat a%undenţei acestui element c!imic cat -i a costurilor scăzute de o%ţinere pe care

le implică. Principiul de funcţionare a celulelor fotovoltaice se %azează pe a-anumitul efect

fotoelectric6 care reprezintă proprietatea materialelor semiconductoare de a permite fotonilor

incidenti să eli%ereze din material electronii cu care vin in contact6 rezultnd astfel electronii

li%eri -i respectiv #golurile$ 'sarcinile pozitive( asociate acestora. 7ce-ti electroni si golurile

corespunzatoare difuzează separat -i *n direcţii diferite prin material6 su% influenţa cmpului

electric6 spre o serie de contacte genernd astfel intrun circuit etern un curent continuu.



Pe lngă siliciu6 ca material activ se mai folosesc -i alte su%stanţe ca telurida de

cadmiu '"ae(6 selenida de cupruindiugaliu '"IFS(6 sau arsenida de galiu 'Fa7s(6 *nsă

acestea sunt mai puţin utilizate deoarece6 *n stadiul curent de dezvoltare a acestor te!nologii6

au o eficienţă mai redusă a efectului fotovoltaic *n comparaţie cu siliciul.

&inereurile de siliciu sunt ieftine *nsă celulele %azate pe acesta sunt fa%ricate individual

printrun proces care include purificarea minereului de siliciu6 turnarea acestuia pentru a

forma un cristal omogen de dimensiuni destul de mari după ce *n preala%il este topit la

temperaturi ridicate6 tăierea %locului de cristal astfel o%ţinut *n )afere cu o grosime *ntre 1>=

3== de microni6 adăugarea unor impurităţi donoare sau acceptoare de electroni *n materialul

)aferelor -i aplicarea pe am%ele feţe ale acestora a unui strat din materiale antirefleive iar

apoi a electrozilor -i a contactelor electrice.

Scăderea costurilor de fa%ricaţie ale acestor dispozitive va fi determinată *n principal

de *m%unătăţirea proceselor te!nologice -i de automatizarea proceselor de producţie.

&area maoritate a aparatelor electrice necesită un current alternativ -i din acest motiv

este necesară transformarea curentului continuu generat de modulele fotovoltaice *n curent

alternativ la o tensiune corespunzătoare6 funcţie care este realizată de un dispozitiv numit

invertor. 7cest gen de transformare este necesară -i *n cazul transportului electricităţii



fotovoltaice la distanţe mai mari sau *n cazul utilizării acesteia *n reţeaua de distri%uţie a

energiei electrice.

Panourile fotovoltaice au o construcţie modulară -i pot fi configurate *n a-a fel *nct

să satisfacă necesităţile de utilizare. a acestea se adăugă structurile mecanice de monta6

susţinere sau de austare a poziţiei modulelor faţă de incidenţa luminii.

".". Te-no%ogii pen#ru ce%u%e )o#o(o%#aice

+ig.2.2.1 Structura unei celule solare.



+ig.2.2.2. "elulă solară pe %ază de siliciu cristalin.

8 celulă fotovoltaică constă dintro plac!etă formată din materialul fotovoltaic active6

cel mai utilzat fiind siliciul cristalin 6 pe suprafeţele căreia se aplică electrozii din metal6

dispu-i su% formă de grilă6 stratul atirefleie -i suportul mecanic. "elula este optimizată

pentru a se maimiza att cantitatea de lumină care pătrunde *n aceasta ct -i cantitatea de

energie rezultată6 prin colectarea eficientă a purtătorilor de sarcină. &aterialul fotovoltaic este

constituit dintro anumită su%stanţă activeă. Electrozii de tip grilă realizează colectarea mai

eficientă a curentului att de pe faţa ct -i de pe spatele celulei. Stratul antirefleiv este

aplicat pe faţa epusă la lumină a celulei pentru a maimize cantitatea de lumină reţinută *n

celulă. 7cest strat antirefleiv conferă celulelor o culoare specifică6 *ntre negru -i al%astru.

a unele tipuri de celule fotovoltaice suprafaţa de deasupra a celulei este acoperită de un strat

conductor semitransparent care are att rolul de a colecta curentul generat ct -i acela de



element antirefleiv. 8 celulă fotovoltaică completă este un dispozitiv cu două %orne6 una

pozitivă iar cealaltă negativă.

Pentru realizarea celulelor fotovoltaice eistă cteva te!nologii6 folosite pe scară largă

la nivel comercial6 care utilizează siliciul cristalin6 ct -i unele te!nologii %azate pe

te!nologia #t!infilm$ sau #film su%ţire$. /n afară de acestea mai eistă anumite te!nologii6

care utilizează ca material activ siliciu amorf sau diver-i compu-i semiconductori %inari6

dezvoltate recent care promit să devină competitive *n viitor. 8 caracteristică importantă a

tuturor acestor te!nologii -i a materialelor folosite este eficienta6 adică procentul din energia

solară sau luminoasă aunsă la celulă care este efectiv transformată *n electricitate.

,intre acestea cele mai rasp*ndite sunt cele care folosesc siliciul6 piaţa fotovoltaică

fiind dominată *n proporţie de aproape >=< de te!nologia siciului cristalin. "ele mai mari

randamente ale acestuia6 de 25< sau o%ţinut *n la%orator pentru celule de dimensiuni mici

2cm 2 cm. Eficienţa modulelor care se comercializează este de 10< pentru celule de

siliciu monocristalin 'mSi( -i 14< pentru cele policristaline 'pSi(. /n ceea ce prive-te

celulele amorfe cu strat su%ţire de siliciu fa%ricate *n te!nologia #t!infilm$6 randamentul

acestora se situează *n urul a 5>< 'EI" =3(.



e!nologia care utilizează siliciul cristalin a dovedit cea mai mare fia%ilitate *n

condiţiile unei performanţe ridicate6 demonstrnd o durată de viaţă mai mare de 25 ani

'Kodrdan T :urtz 2=11(. Siliciul este cel mai utilizat material pentru producerea de celule +N

la nivel industrial. /n urma proceselor te!nologice industriale se o%ţine siliciul metalurgic cu

o puritate de 9><. 7cesta este supus apoi unei etape de purificare prin *ncălzire la

temperaturi ridicate sau diferite procedee c!imice o%ţinnduse siliciul de calitate

electronică.

Pentru o%ţinerea siliciului cristalizat utilizat *n electronică -i *n industria fotovoltaică

siliciul astfel purificat este topit -i apoi *n urma unei răciri controlate acesta se solidifică su%

formă cristalină. /n funcţie de modul *n care se realizează această solidificare rezultă două

tipuri de siliciuC monocristalin sau policristalin. ltima etapă este cea de dopare pentru

o%ţinerea suprafeţelor semiconductoare de tip p -i repectiv de tip n6 care vor forma o

oncţiune p n in materialul celulei.

7vantaul principal al celulelor monocristaline este randamentul lor foarte %un 10<6

iar principalul dezavanta constă *n costul mai ridicat de producţie.

"elulele din siliciu policristalin au un randament u-or mai mic dect a celulelor

monocristaline6 acesta fiind de 14<6 dar au un preţ de producţie mai scăzut.



Ingoturile monocristaline sunt mai dificil de o%ţinut6 mai costisitoare -i mai

consumatoare de energie dect %locurile simple de siliciu multicristalin. Procedeul de

realizare al celulelor pe %ază de siliciu este similar celui de o%ţinere a dispozitivelor

semiconductoare6 *nsă cerinţele drastice de calitate ale acestora sunt mai reduse pentru

celulele fotovoltaice ducnd astfel la costuri mai mici.

,atorită faptului că tre%uie o%ţinut efectul separării purtătorilor de sarcină *n celulă

pentru a se putea realiza colectarea acestora6 este necesar ca celula să constituie o oncţiune p

n 'vezi 7nea 1+enomenul fotolectric *n su%stanţe(. Pentru aceasta6 *n momentul *n care

siliciul este topit6 *n acesta se adăugă atomi ai unor su%stanţe din grupa a ? III ? a6 de o%icei

de %or '@(6 de galiu 'Fa( sau indiu 'In( 'procedeu care se nume-te #dopare$(6 su%stanţe care

au *n %anda de valentă mai puţini electroni dect siliciul6 cristalul rezultat devenind astfel

semiconductor de tip p. lterior6 după tăiere6 pe partea din faţă a fiecărui )afer se adăugă

printrun procedeu numit difuzie atomi de su%stanţe din grupa aNa6 fosfor 'P(6 arsenic '7s(

sau sti%iu 'S%(. 7cest lucru duce la formarea unei oncţiuni de tip p/n la o distanţă de cteva

sute de nanometri faţă de suprafaţa frontal a )aferului. Eistenţa acestei oncţiuni duce la

apariţia unui cmp electric intern care determină separarea purtătorilor de sarcină -i difuzia



acestora spre suprafeţelor opuse ale celulei fiecare suprafaţă corespunznd uneia dintre

polarităţi.

rmătoarea etapă o constituie aplicarea unui strat su%ţire de material antirefleiv 'de

o%icei nitrat de siliciu datorită proprietăţilor ecelente de pasivizare a suprafeţei( pe faţa

epusă la lumină a celulei pentru a cre-te cantitatea de lumină reţinută *n interiorul acesteia.

/n acela-i timp pasivizarea suprafeţei *mpiedică recom%inarea purtătorilor de sarcină. Pentru

aplicarea acestui strat antirefleiv se folose-te un procedeu numit ,epunere "!imică de

Napori 'sau "N,(. a unele tipuri de celule suprafaţa frontală este teturată pentru a cre-te

aria de incidenţă a luminii -i implicit a cantităţii de lumină a%sor%ită de celulă.



+IF 2.2.3 Procesul de realizare a celulelor solare pe %aza de siliciu cristalin.

/n continuare se adăugă electrozii care realizează colectarea purtătorilor de sarcină. Pe

partea din spate a celulei acesta va fi de fapt o peliculă metalică aplicată pe *ntreaga

suprafaţă6 *n timp ce pe partea din faţă6 pentru a permite trecerea luminii6 electrodul se va

realiza su% forma unei grile6 aplicată prin imprimare utiliznd o pastă metalică de o%icei pe

%ază de argint. 7ce-ti electrozi se vor conecta *n final la ca%laul modulului. "elula este apoi



*ncălzită pnă la o temperatură de cteva sute de grade pentru a se forma contactele o!mice

cu materialul de siliciu. nii producători utilizează adiţional un procedeu electrolitic pentru a

cre-te eficienţa celulei. ,upă realizarea contactelor metalice celulele sunt interconectate prin

fire aplatizate sau panglici metalice -i asam%late *n module sau6 panouri solare.

8 altă te!nologie utilizată pe scară largă la fa%ricarea de celule solare este a-a numita

te!nologie6 !in film$ 'sau film su%ţire(.

&aterialele care utilizează #t!infilm$ au eficienţă mai redusă dect cele pe %ază de c

Si6 aceasta fiind *n ur de 9<12< pentru "de6 0<9< pentru siliciu amorf -i ><14<

pentru "IFS.

&odulele pe %ază de "de au avut o cre-tere a cotei de piaţă semnificativ mai mare

dect alte te!nologii #!in+ilm$.

'. TEHNOLOGII PENTRU O0INEREA CELULELOR



FOTOVOLTAICE PE 0A23 DE SILICIU

'.1. Principa%e%e #ipuri de ce%%u%e o%are

/n prezent aproape 9=< din celulele fotovoltaice produse la nivel mondial se %azează

pe o formă sau alta a siliciului6 principala diferenţa constnd *n puritatea acestuia6 puritate

determinată de conţinutul6 pe ct posi%il foarte scăzut de contaminanţi 'atomi de oigen6

car%on6 fier6 etc. proveniţi din materia primă sau din procesul de fa%ricaţie( -i de perfecţiunea

reţelei cristaline a materialului. Eficienţa celulelor o%ţinute este determinată inclusiv de

modul de cristalizare -i de formare a reţelei cristaline6 *nsă procesele de purificare6 care duc la

formarea corespunzătoare a reţelei cristaline6 determină deasemenea o cre-tere a costurilor.

Eistă *nsă -i situaţii *n care eficienţa este un factor secundar6 deoarece fiind *n relaţie cu

suprafaţa sistemului6 astfel *nct pentru a se o%ţine aceea-i cantitate de energie dată atunci

cnd eficienţa este mai redusă va fi necesară o suprafaţă mai mare a sistemului6 -i dacă

spaţiul ocupat de acesta nu reprezintă o pro%lemă6 atunci utilizarea mai multor module cu o

eficienţa mai redusă poate deveni renta%ilă. 7stfel6 utilizarea unor ec!ipamente cu eficienţa

cea mai ridicată nu este *ntotdeauna soluţia optimă din punctul de vedere al costurilor6 pentru

numeroase situaţii putnd fi via%ile oricare dintre te!nologiile eistente6 dintre care cele mai

răspndite sunt cele %azate pe siliciu6 monocristalin6 policristalin -i amorf -i te!nologia *n



#filmsu%tire$ sau #t!infilm$ care utilizează mai multe variante pentru materialul activC

siliciul amorf6 telurida de cadmiu '"de(6 selenida de cupru?indiugaliu sau diferiţi compu-i

organici '8P" organic p!otovoltaic cells(.

SILICIUL 4ONOCRISTALIN.

+IF 3.1.1 +oto cu celulă monocristalină

"elulele din siliciu monocristalin se o%ţin din ingoturi cilindrice care sunt realizate printrun

pocedeu de cristalizare numit metoda "zoc!ralsAi *n a-a fel *nct *ntregul %loc cilindric

constituie un singur cristal omogen format dintro singură reţea cristalină continuă. Siliciul

monocristalin se o%ţine dacă *n timpul răcirii acesta cristalizează controlat *n urul unei mici

mostre de cristal de siliciu6 reţeaua cristalină nou formată păstrnd structura reţelei cristaline

a mostrei -i dnd na-tere astfel unui singur cristal6 care datorită procedeului de o%ţinere este

de o%icei su% formă cilindrică de ingot. 7cesta se taie *n plac!ete su%ţiri numite #)afere$ pe



care sunt aplicate apoi celelalte straturi componente ale unei celule +N. "elulele o%ţinute

astfel au o formă specifică6 fiind te-ite la colţuri6 deoarece pentru a se o%ţine o suprafaţă

suficientă a )aferelor6 din cauza secţiunii circulare a ingotului6 acestea vor avea colţurile

decupate. 7cest profil6 caracteristic celulelor monocristaline6 este un criteriu sigur pentru a

deose%i la o primă vedere celulele monocristaline de restul tipurilor de celule fotovoltaice.

7cest tip de celule au suprafaţa omogenă -i o culoare uniformă6 care se datorează purităţii

ridicate a cristalului de siliciu din care sunt realizate.

Principalul avanta al celulelor %azate pe siliciu monocristalin *l constituie eficienţa

ridicată a acestora6 fiind materialul fotovoltaic cu cea mai mare eficienţă6 aceasta situnduse

*n mod o%i-nuit *n urul a 10<6 putnd fi *nsă ridicată p*nă la 2=<. "a o consecinţă a

eficienţei ridicate6 sistemele realizate cu celule monocristaline necesită o suprafaţă activă mai

mică fiind astfel mai avantaoase -i din punct de vedere al spaţiului6 au un randament mai %un

*n condiţii de lumină redusă dect celulele policristaline -i au cea mai mare durată de viaţă6

de o%icei producătorii oferind o perioadă de garanţie de 25 de ani. n alt avanta al acestui tip

de celule este faptul că eficienţa acestora are mai puţin de suferit datorită cre-terii

temperaturii dect *n cazul celelelor policristaline.



Principalul dezavanta al celulelor monocristaline *l constituie costul mai ridicat6 iar

din punct de vedere al procesului de fa%ricaţie principalul neauns constă *n pierderile de

material datorită necesităţii o%ţinerii unor )afere rectangulare din secţiunea circulară a

cristalului de sliciu 'ingot(. 7ceste pierderi pot fi *nsă atenuate prin reciclarea materialului6

care poate fi retopit -i utilizat la realizarea altor %locuri cristaline. 7stfel6 utilizarea siliciului

monocristalin este recomandată *n cazurile *n care este necesară o performanţă ridicată a

sistemului iar acestea tre%uie să ocupe un spaţiu ct mai redus.

SII"I P8I"IS7IL.

+IF 3.1.2 +oto cu celulă policristalină.

Primele panouri solare realizate pe %ază de siliciu policristalin 'pSi( sau multicristalin 'mc

Si( au apărut *n anul 19>1. Spre deose%ire de celulele monocristaline6 o%ţinerea celulelor

policristaline nu necesită procedeul "zoc!ralsAi6 avnd un process de fa%ricaţie simplificat *n



cadrul căruia siliciul topit este turnat6 *n vederea solidificării su% formă cristalină6 *ntrun

creuzet rectangular. Siliciul policristalin se formează cnd *n timpul răcirii acesta este turnat

su% formă de %loc cristaliz*nd spontan -i formnd astfel o reţea cristalină neomogenă care

prezintă o granulaţie specifică 7cest procedeu este mai simplu -i are costuri mai mici *n

comaparatie cu costurile necesare o%ţinerii siliciului monocristalin. "elulele din siliciu

policristalin sunt deasemenea al%astre dar *n structura lor se pot distinge diverse motive

datorate granulaţiei structurii cristaline. 7cestea au o tolerantă mai mică la cre-terea

temperaturii dect cele monocristaline6 avnd deci o performanţă mai mică faţă de acestea.

,easemenea6 căldura poate duce -i la scăderea duratei de viaţă a celulelor6 acest efect fiind

*nsă unul minor. Eficienţa panourilor multicristaline se situează *n general *n urul a 1314<

fiind u-or mai redusă dect *n cazul celulelor monocristaline datorită purităţii mai scăzute a

materialului cristalin. Eficienţa mai mică determină deasemenea6 pentru producerea aceleia-i

cantităţi de energie6 o cre-tere a suprafeţei necesare unui sistem fotovoltaic policristalin faţă

de unul monocristalin. otu-i6 *n situaţii practice eficienţa celulelor policristaline nu este

neapărat semnificativ mai mică dect a celor monocristaline.

EML88FI7 #SILFI@@8L$ . Pentru o%ţinerea siliciului policristalin sa

dezvoltat -i un alt procedeu de fa%ricaţie numit #stringri%%on$ care constă *n principiu *n



deplasarea unui număr de fire paralele6 rezistente la temperaturi *nalte6 printro masă de

siliciu topit6 rezultnd astfel o panglică 'f-ie( foarte su%ţire de siliciu policristalin. Panourile

solare realizate din celule o%ţinute astfel au un aspect similar celor care utilizează celule

policristaline tradiţionale6 *nsă fa%ricarea panourilor solare pe %ază de celule o%ţinute prin

această te!nică utilizează numai umătate din cantitatea de siliciu necesară pentru celulele de

siliciu monocristalin6 fapt care contri%uie la diminuarea costurilor. 7cesta este totu-i un

proces care necesită un consum energetic ridicat. Eficienţa celulelor #stringri%%on$ este cel

mult egală cu cea a celulelor policristaline clasice de o calitate mai sla%ă6 situnduse *n urul

a 1314<. otu-i6 *n condiţii de la%orator6 au fost realizate prin te!nologia #stringri%%on$

celule cu o eficienţă de 1>63<6 iar recent este utilizat un alt procedeu similar te!nicii #string

ri%%on$6 care utilizează ca suport pentru stratul de siliciu un su%strat constituit dintro %andă

pe care6 după ce este deasemenea deplasată prin siliciu topit6 se formează un strat su%ţire de

siliciu policristalin6 procedeu care se nume-te datorită te!nicii folosite #i%%onFro)t!on?

Su%strate$ adică #Panglică depusă pe Su%strat$ sau FS. "elulele o%ţinute prin acest

procedeu au performanţe similare celor realizate prin metoda #stringri%%on$.

+ig 3.1.3 Fraficul FS cu evoluţia eficienţei celulelor o%ţinute prin FS.



EML88FI7 #+I& S@UIE$.

+ig.3.1.4 "elulă amorfă #t!in film$

,e-i poate părea asemănătoare cu te!nicile #stringri%%on$ sau FS6 metoda #t!infilm$ de

realizare a celulelor solare nu tre%uie confundată cu acestea6 deoarece de-i constă tot *n

depunerea materialului activ pe un su%strat6 această din urmă utilizează att metode diferite

de depunere a materialului6 ct -i alte su%stanţe active6 ca telurida de cadmiu6 sau siliciul6 *nsă

*n stare amorfă. Procesul de realizare a acestui tip de celule nu implică topirea materialului6

constnd *ntrun procedeu c!imic numit "N, sau ,epunere "!imică de Napori6 care

diminuează semnificativ cantitatea de material activ utilizat la realizarea celulelor6 iar

diferitele tipuri de celule o%ţinute astfel se clasifică *n funcţie de compu-ii utilizaţi ca material

activ. "elulele o%ţinute astfel constau dintrun strat semiconductor cu o grosime de cţiva

microni6 adică de 1== de ori mai su%ţire dect la celulele pe %ază de )afere de siliciu. Pentru



realizarea acestor filme su%ţiri se folosesc de o%icei semiconductori #,IE" @7L, F7P$6

ceea ce *nseamnă că au proprietatea de a a%sor%i energia din lumina solară c!iar dacă sunt

*ntrun strat mult mai su%ţire dect semiconductorii tradiţionali ca c Si. 7ceastă te!nologie

presupune reducerea cantitătii de material folosită la producerea de celule fotovoltaice6 dar

poate conduce -i la o scădere a randamentului de conversie. 7cest tip de celule a devenit des

utilizat datorită costurilor scăzute de fa%ricaţie a greutăţii reduse a panourilor -i a flei%ilităţii

lor.

"ele mai utilizate materiale pentru realizarea de filme su%ţiri sunt telurida de cadmiu

'"de(6 siliciul amorf 'aSi( -i selenida de cupruindiugaliu '"IFS(. Stratul semiconductor

se depune de o%icei pe un su%strat sau superstrat iar procedeul este realizat *n interiorul unei

incinte vidate. nii producători6 care urmăresc scăderea costurilor6 renunţă la utilizarea

incintelor vidate. /n mod o%i-nuit6 ca material pentru su%strat sau superstrat se folose-te

sticlă6 *nsă se pot utiliza -i materiale metalice flei%ile. +ilmele su%ţiri sunt foarte sensi%ile la

umezeală motiv pentru care se *ncapsulează de o%icei *n sticlă6 pentru a le menţine

performanţa. n pas important *n dezvoltarea te!nologiei #filmsu%tire$ *l constituie

renunţarea la utilizarea sticlei -i *nlocuirea acesteia cu materiale flei%ile.



/n funcţie de te!nologia folosită modulele #t!infilm$ demonstrative au atins eficienţe

cuprinse *ntre 13<6 *n timp ce modulele comerciale au o eficienţa de 9<6 iar pe viitor este

de a-teptat ca aceasta să crească pnă la valori cuprinse *ntre 1=10<. /n aceste condiţii piaţa

sistemelor fotovoltaice %azate pe te!nologia #t!infilm$ a crescut *ntre anii 2==22== cu o

rata anuală de 0=<6 mai ales că acestea prezintă unele avantae care merită luate *n

considerare. Producţia de masă este simplă6 ceea ce *nseamnă că pot fi produse cu costuri mai

mici dect cele care utilizează siliciul cristalin6 se pot realiza pe su%straturi flei%ile6 ceea ce

crează posi%ilitatea de a fi utilizate *n numeroase aplicaţii practice -i nu *n ultimul rnd faptul

că temperature ridicată -i iluminarea parţială sau mai sla%ă afectează mult mai puţin

funcţionarea celulelor realizate cu această te!nologie. 7stfel6 de multe ori atunci cnd spaţiul

ocupat de sistemul fotovoltaic nu constituie o pro%lemă6 utilizarea te!nologiei #t!infilm$

poate constitui o opţiune via%ilă6 c!iar dacă o suprafaţă activă mai mare determină o cre-tere

a costurilor legate de ec!imapentele conee ca structura de susţinere -i ca%larea sistemului6 -i

*n acela-i timp au -i o durată de viaţă mai mică.

/n prezent eistă trei tipuri de te!nologi #t!infilm$ disponi%ile pe piaţăC

- Tehnologia bazată pe siliciu amorf (a-Si), care deşi are avantajul că

pentru realizarea celulelor utilizează doar 1 din cantitatea de



siliciu folosită pnetru ob!inerea celulelor bazate pe siliciu cristalin,

are totuşi o e"cien!ă energetică redusă, care a fost crescută p#nă la

$-% printr-o tehnică dezvoltată recent care constă &n suprapunerea

mai multor straturi de siliciu amorf pe acelaşi substrat, rezult#nd o

absorb!ie mai bună a luminii şi o rată crescută de conversie a

acesteia &n energie electrică' easemenea, datorită absorb!iei mai

pronun!ate a lungimilor de undă vizibile, siliciul amorf poate "

utilizat &n combina!ie cu siliciul cristalin care are o absorb!ie mai

pronun!ată a zonei infraroşii a spectrului' n prezent tehnologia &n

siliciu amorf este cea mai răsp#ndită tehnologie *thin-"lm+'

- Tehnologia care utilizează telurida de cadmiu este singura

tehnologie *thin-"lm+ care, pe pia!a sistemelor multiiloatt, a

deposit at#t ca e"cientă c#t şi din punct de vedere a costurilor

tehnologiile clasice bazate pe siliciu cristalin, av#nd la sf#rşitul

anului ./10 un cost pe att de /,23' 4"cien!a sistemelor care

folosesc telurida de cadmiu se situează &n jurul a 2-11, "ind &nsă

disponibile şi module care au o e"cien!ă de 15,5'



- 678S, tehnologia care utilizează selenida de cupru-indiu-galiu, este

tehnologia *thin-"lm+ care se remarcă, pe l#ngă faptul că suportă

realizarea de module 9e:ibile, prin cel mai mare poten!ial din punct

de vedere al e"cien!ei, aceasta "ind de circa 1/-1., &n condi!ii de

laborator ajung#nd pană la ./,5, ceea ce face ca această

tehnologie să "e cea mai promi!ătoare tehnologie *thin-"lm+'

- n alt material folosit la producţia de celule monocristaline %azate pe te!nologia

#t!infilm$ care merită amintit este arsenida de galiu 'Fa7s(. ,e-i acest tip de celule

nu sunt foarte răspndite6 fiind foarte scumpe6 se remarcă printro eficienţă deose%ită6

de aproimativ 29<6 iar *n configuraţie multionctiune 'adică o celulă prezintă straturi

multiple de material activ( eficienţa acestora atinge valoarea record de 44<.

-



- +ig.3.1.5. "elulă multioncţiune

-- ,easemenea6 pe fondul eforturilor de scădere a costurilor se dezvoltă o serie de

compu-i noi care pot fi utilizaţi ca material activ6 diferiţi polimeri sau compu-i

organici 'care ating *nsă o eficienţă mai redusă6 *n condiţii de la%orator o%ţinnduse

><11<(6 sau vopsele pe %ază de ruteniu 'u( -i dioid de titan 'i O2 (6 *nsă pnă

*n prezent materialul de %ază pentru fa%ricarea celulelor solare rămne siliciul

cristalin care pe lngă eficienţa ridicată mai are -i avantaul de a fi cel mai răspndit

minereu.

7stfel6 *n cazul *n care se dore-te o%ţinerea unei anumite cantităţi de energie

cu costuri minime6 te!nologia #t!infilm$ poate constitui o opţiune care să *nlocuiasc

cu succes soluţiile clasice care utilizează siliciu cristalin.



;ig'0'1'$' 4"cien!a celor mai bune celule solare'

3.2 Materia primă

6elulele solare se realizează din siliciu &n stare pură care constituie

materialul activ &n care are loc procesul de generare a purtătorilor de sarcină

sub in9uen!a luminii' n stare naturală siliciul nu e:istă &n stare pură şi poate "

găsit numai sub formă de dio:id de siliciu sau &n componen!a a diverşi compuşi

metalici' Sub aceste forme &nsă, este al doilea cel mai răsp#ndit element chimic

după o:igen, siliciul constituind mai mult de .< din scoar!a terestră, &n timp ce



&mpreună cu alte substan!e diverşii compuşi ai acestuia formează 2/ din masa

scoar!ei planetare' Se ob!ine cel mai uşor din diferite forme ale dio:idului de

siliciu, cum sunt cuar!ul şi cuar!itul' =ceste minerale sunt foarte accesibile "ind

principalul material constituent a diferite tipuri de nisip, material numit

X_SILICA_X.X_SILICA_X se găseşte de obicei &n stare cristalină şi foarte rar &n

stare amorfă şi este formată dintr-un atom de siliciu şi doi atomi de o:igen av#nd

formula chimică Si O2 ' >isipul este constituit din mici granule sau particule

minerale şi fragmente de roci' eşi aceste granule pot avea orice compozi!ie

minerală, componenta dominantă a nisipului este cuar!ul care este format din

x_silica_x, adică dio:id de siliciu' =lte componente ale nisipului pot include

aluminiu, feldspar şi diferite minerale pe bază de "er' >isipul cu un con!inut

ridicat de x_silica_x, care este folosit şi &n alte domenii &n afara construc!iilor se

numeşte nisip cuarţos sau nisip industrial, iar domeniile de utilizare depind de

puritatea şi caracteristicile "zice ale acestuia' ?rntre cele mai importante

proprietă!i "zice ale nisipului sunt forma şi mărimea granulelor, sfericitatea,

duritatea şi refractivitatea acestora' Termenul de *nisip industrial+ se foloseşte

de obicei pentru nisipurile de x_silica_x cu o puritate ridicată, care au



dimensiunea granulelor atent controlată şi un con!inut de Si O2 de cel pu!in

2' X_SILICA_ are o duritate mare, este inert din punct vedere chimic şi are un

punct de topire ridicat, datorită legăturilor puternice dintre atomi' uritatea,

con!inutul de dio:id de siliciu şi proprietă!ile nereactive ale acestuia fac din

nisipul industrial un ingredient indispensabil pentru diverse domenii de activitate'

intre acestea, unele depozite de x_silica_x pot " incluse direct &n categoria

nisipului metalurgic, &nsă &n func!ie de proprietă!ile nisipului pot " utilizate &n

numeroase alte domenii industriale printre care şi la ob!inerea siliciului şi a

carburii de siliciu, "ind materia primă de bază care a dus la dezvoltarea

tehnologiei informa!iei, este utilizată la fabricarea circuitelor integrate, iar recent

la dezvoltarea industriei fotovoltaice'

>isipul x_silica_x este temenul utilizat pntru nisip sau gresie uşor

dezagregabilă, cu un con!inut ridicat de cuar!, care este cel mai des &nt#lnit

cristal de x_silica_x "ind al doilea cel mai răsp#ndit mineral' =cesta se găseşte

&n aproape orice tip de roci, @igneousA, metamor"ce sau sedimentare, &nsă deşi

depozitele de cuar! sunt foarte răsp#ndite, acesta put#nd " găsit &ntr-o formă sau

alta &n aproape orice e:ploatare minieră, depozitele viabile din punct vedere

comercial, de cuar! cu puritate ridicată, sunt mai pu!in frecvente' epozitele de



nisip x_silica_x sunt e:trase de obicei prin e:ploatări de suprafa!ă dar e:istă şi

cazuri c#nd este necesară e:ploatarea subterană sau opera!iuni subacvatice de

dragare, iar minereul e:tras este supus unor prelucrări ulterioare, pentru a creşte

con!inutul de x_silica_x prin reducerea cantită!ii de impurită!i şi pentru a se

ob!ine o dimensiune a particulelor conformă cu destina!ia minereului' >isipul

x_silica_x se poate ob!ine at#t din diferite tipuri de nisip c#t şi din diverse gresii

@crushedA'

>isipul este rezultat din eroziunea mecanică şi chimică a rocilor @igneousA şi

metamor"ce care con!in cuar!, cum sunt graniturile şi anumite @gneissA'

4roziunea şi coroziunea &ndepărtează mineralele mai pu!in stabile ca feldsparul

răm#n#nd astfel cuar!ul sau zirconiul care sunt mai stabile, acestea "ind

transportate şi nedepozitate &n apă' n continuare sub ac!iunea apei aceste

minerale sunt sortate p#nă c#nd &n componen!a depozitului răm#ne nisipul

x_silica_x care are astfel o puritate mai ridicată'

BCS7D76=CB se găseşte de obicei sub forma a nouă tipuri cristaline sau poliforme

care constituie o clasă de minerale numită tectosilicate, dintre care principalele

trei sunt cuar!ul, care este de departe cel mai răsp#ndit, tridimita şi cristobaltul'

n afară de acestea poate e:ista şi sub formă criptocristalină, &n diverse varianteE



"broasă, av#nd denumirea de calcedoniu, care include pietre pre!ioase ca agata,

oni: şi @carnelianA, granuloasă, care include @jasperA şi @9intA şi anhidridă @sau

anhidrăA care include datomita şi opalul' 6uar!ul se găseşte &n toate cele trei

tipuri de rocă, @igneousA, metamor"ce şi sedimentare, &nsă este &n mod deosebit

prevalent &n rocile sedimentare, "ind e:treme de rezistent la eroziune şi

coroziune' Fajoritatea minereurilor de acest gen utilizate la nivel industrial sunt

numite *nisip cuarţos”' Termenul *nisip+ se referă la un material a cărui

distribu!ie a dimensiunii granulelor se &ncadrează &ntre /,/$-.,// mm' n acest

material, x_silica_x se găseşte sub formă cristalină ca şi cuar!, iar pentru uz

industrial sunt necesare depozite de x_silica_x al căror con!inut de Si O2 să "e

de cel pu!in 2'

X_silica_x se poate ob!ine din gresie, cuar!it şi depozite netasate de nisip,

acestea din urmă con!in#nd material de o calitate ridicată a9at de obicei sub un

strat sub!ire de balast' easemenea se poate găsi şi sub formă de *vine+ de

cuar! a9ate &n diverse roci, *vine+ care pot avea o grosime de c#!iva metri' n

anumite cazuri este nevoie ca minereul de cuar! să "e sub formă inertă @lumpA

iar acesta se poate ob!ine din cuar!it'



6ele trei forme majore de x_silica_x cristalină, cuar!ul, tridimita şi

cristobaltul se modi"că la diverse temperature şi au c#teva subdiviziuni' e

e:emplu cuar!ul poate " de tip alfa sau beta' acă cuar!ul de tip alfa este &ncălzit

şi men!inut la o presiune atmosferică obişnuită, c#nd temperatura acestuia

ajunge la <0G6 se va transforma &n cuar! de tip beta, la %</G6 se formează

tridimita iar la 15</G6 aceasta se transformă &n cristobalt' ?unctul de topire al

x_silica_x este la 1$1/G6 o temperatură mai mare dec#t a punctului de topire a

"erului, cuprului sau aluminiului, motiv pentru care se foloseşte şi la realizarea

matri!elor pentru turnarea metalelor' Structura cristalină a cuar!ului se bazează

pe patru atomi de o:igen dispuşi sub formă de tetraedru care are &n centru un

atom de siliciu' =ceste tetraedre sunt legete &ntre ele prin faptul că unul dintre

atomii de o:igen care formează un col! al tetraedrului este pus &n comun

apar!in#nd astfel &n acelaşi timp de două astfel de tetraedre'



;ig'0'.'1 Structura cristalină a cuar!ului'

;ig'0'.'. STHI6TIH= 6H7ST=D7>J = 6I=HKIDI7'

Fig.3.2.3 !"!A#A CIS$ALI%& 3'( )!%$# C#A" *+!$A



6uar!ul este de obicei incolor sau alb dar poate avea diferite culori care se

datorează prezen!ei impurită!ilor, iar datorită legăturilor puternice dintre atomi

are o duritate ridicată şi este relativ inert din punct de vedere chimic, aceste

calită!i "ind apreciate &n diferite domenii industriale' atorită modului &n care s-a

format depozitul de x_silica_x granulele de cuar! pot " ascu!ite şi angulare, sub-

angulare, sub-rotunjite sau rotunjite'

?entru a corespunde standardelor industriale nisipul este supus de obicei unor

prelucrări "zice şi chimice care constau &n @crushingA şi &n &ndepărtarea mecanică

şi chimică a impurită!ilor a9ate' n masa nisipului c#t şi pe suprafa!a ghranulelor

de cuar!' 6ură!area granulelor de cuar! şi mărirea con!inutului de x_silica_x se

realizează prin spălare, pentru &ndepărtarea materialelor argiloase şi prin

@scrubbingA şi @attritionA &ntre particule' Lb!inerea mărimii optime a granulelor se

realizează prin @cernereaA acestora pentru indepărtarea particulelor prea mari iar

apoi pentru &ndepărtarea granulelor prea mici materialul se separă cu ajutorul

unui curent de apă ascendent, acesta, &n func!ie de intensitate, antren#nd

numai particulele de dimensiuni reduse' e multe ori granulele de cuar! au pe

suprafa!a lor reziduri de "er sau alte metale, care răm#n &n e:teriorul granule

datorită faptului că &n timpul prelucrării mecanice rocile sau bucă!ile mai mari de



material cedează mai repede &n locurile &n care structura acestora este &ntreruptă

de impurită!i, acestea răm#n#nd astfel pe suprafa!a e:terioară a granulelor, de

unde sunt uşor de &ndepărtat chimic, de obicei pentru această opera!ie "ind

utlizat acid sulfuric' 7mpurită!ile prezente ca particule individuale se &ndepărtează

prin procedee ca separarea gravita!ională sau magnetică'

?entru o puritate mai ridicată, necesară &n industria electronică şi

fotovoltaică se realizează o cură!ire suplimentară cu acizi tari, ca de e:emplu

acid 9uorhidric &nso!ită dacă este cazul de şoc termic, iar pentru ob!inerea

siliciului din dio:idul de siliciu acesta este redus &n cuptoare cu arc carbonic

rezult#nd astfel siliciu pur şi dio:id de carbon, carbonul combin#ndu-se cu

o:igenul din Si O2 '

X_SILICA_X este prelucrat conform cu trei categorii de mărime a granulelor,

"ecare av#nd aplica!ii speci"ce &n industrie' ?rima categorie cuprinde materialul

format din granule av#nd dimensiunea &ntre 0mm şi 1mm şi se ob!ine din

*vine+ de cuar!, cuar!it şi pietriş de cuar!' = doua categorie, nisipul de

x_silica_x, cu dimensiuni ale granulelor &ntre <Mm şi 0mm se ob!ine de obicei

din gresie @sandstoneA şi depozite netasate de nisip, iar prin măcinarea nisipului



x_silica_x p#nă la o dimensiune a granulelor mai mică de <Mm se ob!ine a treia

categorie de minereu'

?rin ra"narea siliciului metalic, rezultat &n urma reducerii dio:idului de

siliciu şi eliminarea o:igenului , se ob!ine siliciu policristalin care este cel mai

important material semiconductor utilizat la fabricarea celulelor solare'

;ig'0'.'5 minereu de Nuartit



;ig'0'.' v#na de Nuar!it

8ig''0'.'$ 8resie



;ig'0'.'< epozit nisipos

3.3 )#IFICA!A SILICI#L#I

Siliciul metalic cristalin utilizat ca material activ la realizarea celulelor

solare se ob!ine din nisipul cura!os sau cuar!it, materie primă care este de fapt

dio:id de siliciu sub diferite forme' in acest material, prin eliminarea o:igenului,

se ob!ine siliciul pur care este apoi folosit la realizarea unor blocuri cristaline

formate numai din siliciu din care ulterior se ob!in aferele care vor "

transformate &n celule solare' ?entru ob!inerea siliciului, material primă, nisipul



cura!os, constituit din dio:id de siliciu se introduce &n cuptoare cu arc carbonic

unde după ce este topit la temperaturi &nalte se supune ac!iunii unui arc

carbonic şi astfel atomii de o:igen ai dio:idului de siliciu se recombină cu atomii

de carbon form#nd dio:id de carbon care este eliberat răm#n#nd astfel siliciul

pur care odată răcit şi solidi"cat va avea o puritate de 22' L altă metodă de

ob!inere a siliciului din dio:idul de siliciu constă &ntr-un procedeu bazat pe

electroliză &n solu!ie salină care deşi este mai pu!in utilizat are un consum redus

de energie şi nici nu generează emisii de dio:id de carbon' Faterialul ob!inut prin

aceste procedee nu are &nsă o puritate su"cient de mare pentru a putea " utilizat

la realizarea de dispositive semiconductoare sau &n industria fotovoltaică

deoarece pentru a putea controla corespunzător procesele cuantice puritatea

siliciului trebuie să "e foarte ridicată' =stfel pentru industria microelectronică

este necesară o puritate numită 11> ceea ce reprezintă de unsprezece ori cifra

nouă adică 22,''2 unde partea zecimală va avea 2 cifre 2, iar industria

fotovoltaică necesită o puritate cuprinsă &ntre $> şi 2>, adică &ntre 22,2222 şi

22,2222222' ?entru ob!inerea acestor nivele ridicate de puritate se folosesc

diferite metode dintre care cele mai frecvent utilizate includ o tehnică de



decantare numită *Topire zonală+ sau diverse procedee chimice cum este

*procesul Siemens+ sau un procedeu numit ;OH (*;lat Oed Heactor+)'

Topirea zonală este un procedeu care se bazează pe faptul că materialul

de siliciu este &ncălzit p#nă aproape de punctul de topire, impuritatile din acesta,

formate din atomi de carbon, o:igen sau diverse metale, av&nd o solubilitate

diferită de cea a siliciului' =stfel, dacă un bloc cilindric de material ob!inut prin

reducerea cu carbon este &ncălzit la unul din capete p#nă &n apropierea punctului

de topire, iar &n continuare sursa de căldură este deplasată &ncet spre celălalt

capăt al cilindrului cu zona &ncălzită travers#nd materialul, odată cu aceasta

impurită!ile vor " &mpinse prin material, deoarece datorită solubilită!ii diferite se

deplasează odată cu zona &ncălzită'



;ig'0'0'1 ?rocedeul Topirii Ponale

=ceste impurită!i se vor acumula &n capătul blocului cilindric spre care se

deplasează sursa de căldură respectiv zona &ncălzită' ?rin repetarea de c#teva

ori a acestei opera!ii impurită!ile se vor acumula la un capăt al blocului de siliciu,

capăt care poate " &ndepărtat' =cest procedeu poate " repetat de mai multe ori

p#nă la ob!inerea gradului de puritate dorit'

4:istă şi o altă variantă a acestui procedeu, care implică topirea şi

resolidi"carea materialului &n aşa fel &nc#t solidi"carea să se realizeze, &n cazul &n

care procesul este realizat &n plan vertical, &ncep#nd de la baza topiturii, &n

continuare planul de solidi"care trec#nd gradat prin material p#nă la suprfa!a



acestuia pentru o solidi"care complete' n acest fel impurită!ile sunt &mpinse prin

material odată cu deplasarea planului de solidi"care ajung#nd &n apropierea

suprafe!ei acestuia'

Olocurile de siliciu av#nd o puritate ridicată urmează a " retopite şi

solidi"cate din nou prin diverse procedee, de această dată urmărindu-se

formarea &n timpul solidi"cării a unei re!ele cristaline omogene care să constituie

materialul de siliciu'

?rocedeele chimice de puri"care sau de ob!inere a siliciului pur dezvoltate

recent implică combinarea siliciului cu diverşi compuşi, rezult#nd astfel diverse

lichide volatile, de e:emplu triclorsilan (QSi Cl3 ), tetraclorură de siliciu (Si Cl4

) sau silan gazos (Si H 4 ), aceşti compuşi "ind apoi separa!i &n substan!ele

componente "e prin reac!ii de reducere, "e prin descompunere la temperature

&nalte, rezult#nd astfel siliciu de o puritate ridicată'

L astfel de tehnică este procedeul dezvoltat de Siemens prin care se

ob!in cristale de siliciu direct pe suprafa!a unor mostre de siliciu puri"cat a9at

sub forma unor baghete' =ceste cristalite se realizează prin depunere de siliciu



utiliz#nd o metodă de descompunere a triclorsilanului (QSi6 l3 ) gazos care are

loc atunci c#nd acesta "ind &ncălzit la o temperatura &inaltă, de 11/G6 este

su9at pe suprafata acestor baghete care au o temperatură mult mai mică

dec#t cea a triclorsilanului'' =cest procedeu se numeşte depunere chimică de

vapori sau 6R (6hemichal Rapor eposition) şi este utilizat la producerea de

siliciu policristalin de puritate 11>, care &nseamnă o concentra!ie de impurită!i

mai mică de 1 la un milliard' 4:istă şi o variantă a acestei metode, prin care, cu

un consum mai mic de energie, se ob!ine siliciu cu o puritate mai redusă

su"cientă &nsă pentru industria energiei solare'

;ig'0'0'. ?rocesul Siemens



L alternativă mai recentă pentru producerea siliciului policristalin este

procedeul ;OH (;luidized Oed Heactor)' n compara!ie cu procedeul Siemens, ;OH

prezintă c#teva avantaje care duc la scăderea costurilor de produc!ie ale siliciului

policristalin, necesar &n cantită!i tot mai mari unei industrii fotovoltaice &n

dezvoltare' Spre deosebire de procedeul Siemens metoda ;OH necesită mai

pu!ină pregătire &n etapa ini!ială şi constituie un proces continuu, consum#nd

mai pu!ine resurse' ;OH necesită numai 1/ din electricitatea utilizată de o

cameră de reac!ie pentru procedeul Siemens care are un consum ridicat de

energie, aceasta "ind utilizată at#t pentru &ncălzirea compuşilor gazoşi ai

siliciului c#t şi pentru scăderea temperaturii mostrelor de siliciu cristalin,

o!in#ndu-se astfel o diferen!ă mare de temperatură care este necesară pentru

realizarea condensării gazului "erbinte pe suprafa!a rece a mostrelor de siliciu'

?rocedeul ;OH constă &n injectarea de silan (i H 4 ) &ntr-o cameră de reac!ie, &n

apropierea suprafe!ei inferioare a acesteia, &n timp ce, concomitent &n partea

superioară aceasta este alimentată cu particule de siliciu cristalin' Silanul (i

H 4 ) se descompune iar siliciul astfel rezultat se depune pe particulele de

siliciu cu care este alimentat procesul' =ceste particule &şi măresc dimensiunile



şi ajung pe fundul camerei de reac!ie sub formă de granule, process care poate

avea loc &n mod continuu'

;ig'0'0'0 ?rocesul ;OH

?rin tehnologia ;OH se ob!ine siliciu policristalin cu o puritate &ntre $>si

2>, su"cientă pentru industria fotovoltaică' ?rocesul ;OH implică o reac!ie

chimică &n trei trepte, ultima etapă av#nd loc &n camera de reac!ieE

1) 0Si6 i . U 5QSi6 '

.) 5QSi6 U 0Si6 i '

0) i U i . .

n prezent cea mai mare parte a siliciului pentru industria fotovoltaiacă este

ob!inut prin procesul Siemens şi doar 1/ este produs prin metoda ;OH, gradul

de utilizare al acesteia din urmă "ind &nsă &n creştere'



'.* Turnarea 5%ocuri%or de i%iciu

"omponenta principală a unei celule solare este materialul activ6 siliciul cristalin cu

puritate ridicată. Pentru o% inerea acestuia6 materia primă6 constituită din dioid de siliciu6ț

care se găse te *n natură su% formă de cuar it sau cuar 6 se introduce *n cuptoare cu arcș ț ț

electric6 unde6 după ce este topită la temperaturi *nalte6 se supune ac iunii unui unui arc cuț

car%on i astfel atomii de oigen ai dioidului de siliciu se recom%ină cu car%onul iș ș

formează dioidul de car%on care este eli%erat6 rămnnd astfel siliciul6 care odată răcit iș

solidificat va avea o structură cristalină i o puritate de 99<. /n acest stadiu6 datorită faptuluiș

că prezintă *ncă impurită i *n propor ie de 1<6 siliciul nu este suficient de pur pentru a fiț ț

utilizat la realizarea celulelor solare. Pentru eliminarea impurită ilor rămase acesta esteț

purificat *n continuare utiliznd o te!nică de decantare. n cilindru din astfel de siliciu de

puritate 99< este trecut de mai multe ori6 de fiecare dată *n aceea i direc ie6 printro zonăș ț

*ncălzită la o temperatură ridicată. a fiecare trecere această procedură *mpinge impurită ile6ț

datorită solu%ilită ii mai ridicate a acestora6 spre acela i capăt al cilindrului de siliciu. 7stfelț ș

de la un anumit punct6 siliciul din care este format cilindrul va rămne pur iar por iunea *nț



care sau acumulat impurită ile poate fi *ndepărtată. Se o% ine deci un %loc de siliciuț ț

policristalin6 denumit astfel din cauza faptului că6 datorită direc iilor diferite de cristalizare aț

siliciului *n diferite zone ale materialului6 re eaua cristalină nu este continuă6 prezentnd oț

anumită granula ie6 %locul astfel o% inut nefiind un singur cristal omogen.ț ț

,e asemenea o puritate ridicată se poate o% ine i prin turnarea i resolidificarea prinț ș ș

diferite metode a siliciului6 datorită aceluia i fenomen de segregare a impurită ilor6 care apareș ț

din cauza solu%ilită ii mai mări a maorită ii materialelor faţă de siliciul aflat *n stare lic!idă.ț ț

"ele mai utilizate metode de solidificare suntC solidificarea %ridgman6 metoda

sc!im%ului de căldură -i turnarea directă.

+ig.3.4.1 Principiile Solidificari @ridgman6 a &etodei Sc!im%ului de "ăldură -i a turnăriidirecte utilizate la realizarea %locurilor de siliciu monocristalin.



a turnarea siliciului acesta se solidifică treptat su% formă unui %loc6 *ncepnd de la

%aza materialului spre suprafa a acestuia6 pe măsură ce se desfă oară procesul de turnare6 sauț ș

prin modificarea temperaturii respective a pozi iei sursei de căldură.ț

n factor important la turnarea %locurilor de siliciu este planaritatea suprafe ei dintreț

materialul dea solidificat i cel aflat *ncă *n stare lic!idă deoarece acesta determină stresulș

din material i calitatea cristalizării *n %locul rezultat *n urma turnării. n alt factor careș

determină calitatea ulterioară a )aferelor este calitatea creuzetelor folosite la procesul de

turnaresolidificare i *n special a materialelor utilizate la realizarea tratamentului aplicatș

suprafe elor interioare ale acestora6 pentru a reduce contaminarea cu impurită i a %locurilor deț ț

siliciu. 7cest gen de contaminare conduce datorită aceluia i fenomen de segregare6 la oș

varia ie a calită ii )aferelor *n func ie de locul *n care se aflau acestea *n cadrul %locului deț ț ț

siliciu din care au fost tăiate6 putnd determina de eemplu6 o modificare a curentului de scurt

circuit a celulei cu 51=<. ,istri%u ia neomogenă a caracteristicilor )aferelor este inerentăț

tuturor formelor de cristalizare a %locurilor de siliciu6 Vdue to t!e %atc!a)ise process )it!

c!anging process conditionsW. nul din efectele maore este segregarea impurită ilor datoratț ă

solu%ilită ii mai ridicate a maorită ii materialelor *n siliciul aflat *n stare lic!idă. 7spectulț ț

pozitiv este cură irea materialului *n cazul solidificării controlate6 impurită ile migrnd spreț ț



partea superioară a %locului de siliciu. Leaunsul *nsă constă *n modificarea concentra iei deț

oigen6 car%on i su%stan ă dopantă6 cum este fosforul sau %orul *n )afere6 *n func ie deș ț ț

pozi ia *n %locul de siliciu de unde acestea au fost tăiate.ț

,e asemenea6 datorită faptului că din punct de vedere electric o celulă solară

constituie o onc iune semiconductoareț p/n iar constructiv )aferul va tre%ui să fie un

semiconductor de tip p adică regiunea acceptoare de electroni a onc iunii6 %locul de siliciu vaț

fi realizat la rndul său ca un semiconductor de tip p prin adăugarea deli%erată *n materialul

de siliciu6 *n timpul turnării cnd acesta este *n stare lic!idă6 a unor impurită i din su%stan eț ț

care au mai pu ini electroni *n %anda de valen ă dect siliciul6 de o%icei pentru aceastăț ț

opera ie utiliznduse atomi de %or. 7ceastă opera ie se mai nume te i #dopare$.ț ț ș ș

"ele mai importante caracteristici care determină calitatea )aferelor sunt con inutulț

de oigen i de car%on6 concentra ia impurită ilor metalice6 cum este de eemplu fierul6ș ț ț

imperfec iunile re elei cristaline6 varia iile de densitate ale materialului i granula ia.ț ț ț ș ț

Pentru oigen i car%on limitele de solu%ilitate *n siliciul cristalin la temperatura deș

topire a acestuia sunt de 260 X 1=1>cm 3'52 ppma( pentru oigen -i rspectiv 365 X 1017cm

−3

' ppma( pentru car%on. /n timp ce concentra ia de oigen de o%icei poate fi păstrată su%ț



limită6 de multe ori concentra ia de car%on su%stitu ional este mai mare. 7cest lucru seț ț

datorează eli%erării tensiunii *n prezen a interac iunii cu oigenul6 dar i defectelor structuriiț ț ș

cristaline i dezec!ili%relor apărute *n timpul cristalizării. Impurită ile de car%on provin dinș ț

două surse. Prima o constituie materia primă6 care poate con ine urme de car%on6 iar cea de aț

doua sursă i pro%a%il cea mai importantă este monoidul de car%on din mediul gazos alș

cuptorului6 care se dizolvă *n siliciul lic!id. Sursa contaminării cu oigenul o constituie *n

principal disolu ia materialului pere ilor interiori ai creuzetelor din cuar *n topitura de siliciu6ț ț ț

fenomen care apare cu precădere la %aza %locului de siliciu. Ingoturile o% inute prin metodaț

turnării directe pot avea o concentra ie mai scăzută de oigen dect cele realizate prinț

solidificarea @ridgman sau prin metoda sc!im%ului de căldură6 datorită mediului gazos diferit

i a raportului mai %un dintre volumul masei de siliciu i suprafa a creuzetului. otu i *n cazulș ș ț ș

turnării directe6 materialul prezintă o concentra ie mai ridicată de oigen la %aza ingotuluiț

dect *n cazul solidificării @ridgman sau a celei prin sc!im% de căldură6 aceasta fiind *nsă mai

scăzută *n partea de sus i la milocul %locului de siliciu. n rol important *n reducereaș

contaminării cu atomi de oigen *l au tratamentul i *m%răcămintea suprafe ei pere ilor ș ț ț

creuzetului6 care au scopul de a *mpiedica disolu ia cuar ului 'deci a dioidului de siliciu iț ț ș

implicit a atomilor de oigen( din care este realizat creuzetul din masa de siliciu topit.



sunt filmele sau panglicile de siliciu depuse pe su%strat6 pasivizarea cu !idrogen a acestor

defecte *n timpul procesării celulelor oacă un rol important *n o% inerea unei eficien eț ț

competitive. 7tt modelele teoretice ct i rezultatele eperimentale arată eisten a uneiș ț

rela ii *ntre con inutul de oigen i viteza de difuzie a !idrogenului6 difuzia !idrogenului fiindț ț ș

mult mai rapidă *n condi iile unui con inut scăzut de oigen. /n cazul unui con inut ridicat deț ț ț

atomi de oigen *ncepe formarea de noi elemente donoare iar difuzia redusă a !idrogenului

limitează eficien a celulelor. Pentru reducerea concentra iei defectelor datorate impurită ilor ț ț ț

din oigen activ care facilitează recom%inarea purtătorilor de sarcină materialul este recopt la

temperaturi *nalte pentru a permite oigenului activ să formeze precipita i6 sta%ili care să seț

descompună *n timpul prelucrărilor ulterioare la care sunt supuse )aferele.

n tip de impurită i prezente *ntotdeauna *n materialul turnat sunt cele metalice.ț

7cestea provin din contaminan i afla i *n material primă i *n materialul din care este făcutț ț ș

creuzetul sau *n suprafe ele interioare ale acestuia. /n prezent ingoturile sunt produse dinț

siliciu6 semiprime6 foarte curat6 o% inut *n camera de reacţie atilizate la producerea siliciuluiț

folosit *n industria electronica6 prin procesul Siemens sau +@ 7cest tip de siliciu constituie

mai mult de 5=< din materia primă utilizată la o% inerea %locurilor din siliciu cristalin i dacăț ș

este manipulat corespunzător acest material este foarte curat i nu contri%uie apoape deloc laș



con inutul de impurită i a topiturii de siliciu. "ealaltă umătate din materia primă folosităț ț

constă din siliciu refuzat sau reciclat din industria microelectronică6 ca de eemplu

etremită ile ingoturilor o% inute prin metoda "zoc!rasA;6 sau de-euri rezultate *n urmaț ț

prelucrării. 7cestea con in un nivel mai ridicat de impurită i. "ea mai importantă sursă deț ț

contaminan i rămn totu i de eurile reciclate care rezultă *n urma prelucrării mecanice aț ș ș

ingoturilor i a )aferelor. 7ceste de euri provenite *n urma prelucrării mecanice aș ș

suprafe elor eterioare sau a etremită ilor %locurilor de siliciu au un nivel ridicat deț ț

contaminare datorită difuziei materialului constituent al creuzetelor de cuar i al suprafe elor ț ș ț

acestora *n %locul de siliciu *n timpul răcirii acestuia.

nul dintre cele mai importante elemente care favorizează recom%inarea purtătorilor

de sarcină prezent su% formă de impurită i *n %locul de siliciu este perec!ea +e@ care apareț

datorită com%inării impurită ilor intersi iale de +e cu atomul dopant @'%or(. "oncentra iile deț ț ț

+e@ pot fi deduse din măsurarea duratei de via ă a purtătorilor de sarcină *nainte i dupăț ș

disocierea indusă optic a perec!ii +e@.



+ig.3.4.0 "oncentra iile de impurită i +e@6 măsurate *n cteva ingoturiț ț

+ig 3.4. "oncentra iile de impurită i +e@ pentru primii 1==mm de la %aza unui ingot.ț ț

7ceste impurită i de +e au difuzat6 *n mod clar6 după solidificarea ingotului6 sursa lor ț

fiind materialul creuzetului i materialul cu care suntș *m%răcate suprafe ele acestuia.ț

Impurită ile de +e@ sunt responsa%ile pentru degradarea semnificativă a duratei de via ă aț ț

purtătorilor de sarcină. Spre eemplu6 la o densitate a purtătorilor de sarcină de 1=15cm36 o



concentra ie de 2X1=ț 12cm3 a impurită ilor de +e@ va reduce durata de via ă a purtătorilor deț ț

sarcină la 1= picosecunde6 o valoare de 5 ori mai mică fa ă de durata de via ă medie aț ț

acestora de 455=ps.

+ig.3.4.>. ,urata de via ă a purtătorilor de sarcină *n func ie de concentra ia impurită ilor de +e@ț ț ț ț

+aptul că durata de via ă a purtătorilor de sarcină este *n rela ie strnsă cu profilulț ț

concentra iei impurită ilor de +e@ este un indiciu clar că fierul este una din impurită ile celeț ț ț

mai nocive din ingoturile turnate din materia primă cu o puritate ridicată. ,e aici i faptul căș

după neutralizarea efectului +e@ rezultă o durată de via ă ridicată a purtătorilor de sarcină.ț

,in cauza faptului că impurită ile sunt atrase *n masa de siliciu topit pe măsură ce procesul deț

solidificare *naintează6 concentra ia de +e@ cre te spre partea superioară a ingotului.ț ș

Impurită ile astfel concentrate precipită *n ultima etapă a procesului de solidificare6 *n parteaț



superioară a ingotului. Pe lngă oigen6 car%on sau compu i metalici mai eistă i alteș ș

poten iale impurită i6 aflate *n materialul creuzetelor i *n materialul cu care sunt *m%răcateț ț ș

suprafe ele interioare ale acestora6 *nsă6 *n general aceste impurită i au rate de difuzie foarteț ț

diferite de cele ale fierului i *n consecin ă *n timppul răcirii ingotului difuzează la adncimiș ț

diferite fa ă de acesta.ț

n alt factor care influen ează durata de via ă a purtătorilor de sarcină este densitateaț ț

dislocărilor din material. /n cazul celulelor solare valorile accepta%ile ale densităţii

dislocărilor se situează su% 1=5cm2. /n cazul varia iilor densită ii cu valori mai mici dectț ț

aceasta6 durata de via ă a purtătorilor de sarcină rămne ridicată i nu este afectată *n nici unț ș

fel de aceste dislocări . /ntre 1=5cm2 i 1=ș 0 cm2 este o zonă de tranzi ie6 iar pentru varia ii maiț ț

mari de 1=0cm2 durata de via ă a purtătorilor scade rapid. Pentru materialul multicristalinț

o% inut prin solidificare densitatea dislocărilor din material se situează *n urul a 1=ț 5cm2 sau

su% această limită6 avnd deci valori optime. otu i mai pot apărea zone *n care durata deș

via ă a purtătorilor de sarcină este redusă i care prezintă o densitate mare a dislocărilor.ț ș

7ceste zone apar de o%icei *n )afere alăturate6 *n acela i loc *n cadrul fiecărui )afer6 ceea ceș

conduce la concluzia că se dezvoltă pe verticală *n cadrul %locului de siliciu6 o dată cu



deplasarea suprafe ei dintre materialul solidificat i cel aflat *ncă *n stare lic!idă6 *n timpulț ș

solidificării.

8 altă proprietate care poate influen a eficien a celulelor este granula ia materialului.ț ț ț

/n cazul dezvoltării te!nologiei )aferelor pe %ază de siliciu multicristalin sau efectuat

analize care să determine dacă eistă o legătură *ntre nivelul granula iei materialului i rata deț ș

recom%inare a purtătorilor de sarcină. /n func ie de parametrii materialului recom%inareaț

acestora are loc mai mult sau mai pu in la grani ele dintre granule6 *n sc!im% comportamentulț ț

purtătorilor de sarcină la nivelul acestora se sc!im%ă *n func ie de ct este de dopatț

materialul6 *n mod o%i nuit viteza de recom%inare scăznd odată cu cre terea gradului deș ș

dopa. /n cazul )aferelor din siliciu multicristalin o% inut solidificare direc ională sau turnareț ț

dimensiunile granulelor sunt suficient de mari astfel *nct acestea nu au o influen ăț

semnificativă asupra recom%inării purtătorilor de sarcină i deci asupra eficien ei celulelor.ș ț

/n ceea ce prive te fenomenul de cristalizare a siliciului i procesul de realizare aș ș

celulelor solare6 rela ia dintre caracteristicile materialului )aferelor i eficien a acestor celuleț ș ț

este un domeniu aflat *ncă *n curs de studiere. Interac iunea compleă care are loc *ntreț

impurită i i structura cristalină i modul *n care se comportă acestea *n timpul proceselor ț ș ș

variate de realizare a celulelor fac imposi%ilă determinarea eficien ei celulelor solare pe %azaț



parametrilor )aferelor. ,in acest motiv nu eistă un set de parametri general accepta i care săț

definească *n mod a%solut nivelul de calitate al acestora.

3.-X$ur/area 0locurilor 1e siliciu

Varerele de siliciu semiconductor care vor " transformate &n celule solare

se ob!in din blocuri de siliciu cristalin puri"cat iar caracteristicile structurii

cristalogra"ce ale acestuia determină tipul de afere respective de celule care

se realizează din acestea' =stfel , &n func!ie de modul de cristalizare al siliciului,

acestea vor " monocristaline sau policristaline'

6elulele monocristaline se realizează din blocuri de siliciu care au o

structură cristalină omogenă, form#nd o singură re!ea cristalină continuă care &şi

păstrează proprietă!ile cristalogra"ce &n tot volumul blocului de siliciu'

6elulele policristaline sunt ob!inute din blocuri de siliciu cristalin a căror

re!ea are proprietă!i diferite &n diverse zone ale materialului, acesta av#nd o

structură granulară "ind alcătuit dintr-o multitudine de mici re!ele cristaline

formate aleator şi av#nd o orientare diferită'



=ceste blocuri de siliciu cristalin se ob!in prin topirea şi resolidi"carea

materialului de siliciu puri"cat iar caracteristicile lor depind de modul &n care este

realizată solidi"carea' acă aceasta se realizează controlat pornind de la nişte

mostre de siliciu monocristalin atunci se ob!in blocuri de siliciu monocristalin, iar

dacă solidi"carea se realizează spontan fără a se utiliza aceste mostre, re!eaua

cristalină se va forma aleator av#nd orientare diferită &n diverse zone de material

d#nd naştere unor blocuri de siliciu policristalin'

6ele mai cunoscute metode de ob!inere a siliciului monocristalin sunt

metoda 6zorhalsi şi solidi"carea Oridgman, &n timp ce siliciul policristalin se

ob!ine de obicei prin turnare directă sau utiliz#nd schimbul de căldură'

WFetoda 6zorhalsiX'

Da turnarea materialului pentru ob!inerea siliciului policristalin acesta se

solidi"că treptat sub forma unui bloc, &ncep#nd de la baza materialului spre

suprafa!a acestuia pe măsură ce se desfăşoară procesul de turnare, sau prin

modi"carea temperaturii, respectiv a pozi!iei sursei de căldură'

In factor important &n cazul realizării blocurilor de siliciu prin turnare

directă este planeitatea suprafe!ei dintre materialul deja solidi"cat si cel a9at



&ncă &n stare lichidă, deoarece aceasta determină stresul din material şi calitatea

cristalizării &n blocul rezultat &n urma turnării'

)roce1eul Cocrals4i 1e pro1ucere a siliciului mo/ocristali/

?rocedeul 6zochralsi este o metodă de ob!inere a cristalelor cu structură

monocristalină a re!elei, "ind folosită cu precădere &n industria electronică la

fabricarea blocurilor monocristaline de materiale semiconductoare, siliciu,

germaniu, arsenidă de galiu sau pentru ob!inerea formei cristaline a diferitelor

substan!e pentru producerea pietrelor pre!ioase arti"ciale, ca de e:emplu rubinul

care este formă cristalină @ A şi este folosit la realizarea anumitor tipuri

de lasere'

6ea mai mai importantă aplica!ie a acestui procedeu este &nsă producerea de

siliciu monocristalin de puritate ridicată sub formă de blocuri cilindrice de mari

dimensiuni cu o structură omogenă şi continuă a re!elei cristaline'



Faterialul de siliciu de puritate ridicată av#nd o cantitate in"mă de impurită!i de

c#teva păr!i la un million numit şi siliciu 2n datorită unei purită!i de

22,2222222 este topit &ntr-un creuzet de cuar! la o temperature de 15. Y

1//G6' n continuare pentru a se ob!ine anumite proprietă!i electrice speci"ce

cristalului semiconductor care va rezulta şi anume caracteristica p şi / adică

acceptarea sau eliberarea de electroni a acestuia necesară la realizarea

ulterioară a jonc!iunii / Y p, &n materialul topit se adaugă o cantitate e:actă de

bor sau de fosfor, opera!ie care se numeşte *dopare+' 7mpurită!ile dopante vor

avea o concentra!ie &ntre şi atomiZ pe care dacă &nsă o comparăm cu

desitatea atomică a siliciului de : va rezulta că puritatea răm#ne totuşi mai

mare de 22,2222' n această topitură de siliciu *dopat+ se introduce aproape

de suprafata lichidului o mostră de siliciu monocristalin care este ":ată la

capătul unei tije' n timp ce creuzetul se roteşte &n sensul acelor de ceasornic tija

va " rotită &n sens invers fa!ă de acesta "ind &n acelaşi timp retrasă foarte lent

din masa de material topit' =stfel, prin controlul atent al varia!iei de

temperatură şi al vitezei de rotatie şi de ridicare a tijei se va ob!ine un bloc

cilindric de siliciu monocristalin av#nd o structură a re!elei cristaline omogenă şi

continuă cu proprietă!i similare cu ale mostrei introduse ini!ial &n topitură'



;ig'0'5'. ?rincipiul de realizare a ingot-urilor monocristaline prin metodaczochralsi'

eşi acest proces se realizează &ntr-un mediu inert, av#nd loc &ntr-o

incintă de cuar! cu atmosferă de argon, cristalul rezultat va avea totuşi o

anumită cantitate de impurită!i datorită faptului că &n timpul formării acestuia

pere!ii creuzetului se dizolvă &n masa materialului topit, fenomen care duce la

difuzia &n topitură a unei cantită!i de impurită!i, respectiv de atomi de o:igen,

av#nd o concentra!ie &n jur de 1/1% ' =ceste impurită!i pot avea totuşi efecte

bene"ce deoarece anumite condi!ii de recoacere şi detensionare determină

formarea unor precipita!i ai o:igenului elimin#ndu-se astfel eventualele

impurită!i formate din metale tranzi!ionale' easemenea impurită!ile de o:[gen

pot &mbunătă!i rezisten!a mecanică a aferelor de siliciu prin imobilizarea

eventualelor dislocări care pot apărea &n timpul prelucrării'



;ig'0'5'0 ?rincipiul de realizare a ingot-urilormonocristaline

?rin metoda czochralsi

Totuşi, sub in9uen!a luminii, cum este cazul celulelor solare impurită!ile de

o:igen pot reac!iona cu borul duc#nd la formarea unui comple: bor-o:igen activ

din punct de vedere electric care duce la diminuarea performan!elor celulei,

e"cien!a acesteia scăz#nd cu circa 0 &n timpul primelor ore de e:punere la

lumină'



;ig'0'5'5' 7ngot ob!inut prin utilizarea metodei czochralsi şi tăiereaacestora &n afere

Da &nceputul utilizării acestui procedeu dimensiunile blocurilor de siliciu

ob!inute erau mai reduse, acestea av#nd un diametru de c#!iva inchi, &nsă odată

cu dezvoltarea tehnologică sunt necesare afere de dimensiuni mai mari av#nd

diametrul de .// Y 0//mm' iametrul ingot-urilor este determinat de

temperatura topiturii de viteza de rota!ie şi de ridicare a tijei' n timp ce

lungimea lor poate atinge p#nă la .m acestea ajung astfel să c#ntărească

c#teva sute de g' Vaferele ob!inute din aceste blocuri cilindrice au grosimi &ntre

/'. Y /'<mm şi sunt utilizate la fabricarea at#t a celulelor solare c#t şi a

circuitelor integrate'

'.+ Tran)or!area 6a)ere%or 7n ce%u%e o%are

/n procesul te!nologic de fa%ricare a celulelor solare eemplificat se vor utiliza

)afere din siliciu policristalin semiconductor de tip p dopat cu %or cu următoarele proprietă iCț

dimensiuni 1=cmX1=cm6 grosime 33=Zm6 rezistivitate 1[Dcm6 distan a de difuzie aț



purtătorilor de sarcină >= Zm6 concentra ia impurită ilor de oigen li%er mai mica de 5X1=ț ț 1

atomiDcm36 concentra ia impurită ilor de car%on su% 1X1=ț ț 1> atomiD cm3

. "aracteristica

principală de care depinde eficien a maimă a celulelor este distan a de difuzie a purtătorilor ț ț

de sarcină.

Procesul de fa%ricare al celulelor constă *n ase respectiv apte etape principale *nș ș

func ie de materialul folosit pentru realizarea stratului antirefleie. /n cazul utilizării oiduluiț

de titan 'i O x ( eistă apte etape principale iar dacă se utilizează azotat de siliciu 'ș

Si x N

v ( sunt numai ase6 etapa suplimentară6 care constă *ntrun procedeu de oidareș

termică6 fiind necesară doar la utilizarea ca material antirefleiv a oidului de titan.

+ig.3.5.1 Succesiunea etapelor de fa%ricatţie la transformarea )aferelor *n

celule solare



Prima etapă constă *n pregătirea suprafe elor )aferelor prin lefuirea i cură areaț ș ș ț

acestora pentru a elimina imperfec iunile rămase *n urma tăierii lor din %locul sau ingotul deț

siliciu. 8 metodă des *ntlnită este curăţirea c!imică *n solu ie de :8M sau La8M. 7cestț

procedeu are *nsă dezavantaul că duce la *ndepărtarea selectivă a granulelor care prezintă o

orientare cristalografică diferită fa ă de cea a suprafe ei ducnd la apari ia unor discontinuită iț ț ț ț

la limita dintre granule. Eisten a acestor discontinuită i poate constitui totu i un avanta6ț ț ș

teturarea suprafe ei determinată de acestea *m%unătă ind a%sor ia luminii. 7lte te!nici careț ț ț

pot fi folosite pentru o% inerea unor suprafe e corespunzătoare sunt trasate cu laser ț ț

'mec!anical Ngrooving( sau gravare cu ioni reactivi6 acestea *nsă sunt mai greu de

implementat *n cadrul unui proces industrial care tre%uie *n primul rnd să ai%ă o

productivitate ridicată i *n acela i timp costuri minime. lefuirea6 gravarea cu acid6 fiind oș ș Ș

metodă isotropă6 se află *ncă *n stadiul de analiză. Suprafe ele astfel pregătite tre%uie6 pe ctț

posi%il6 să nu mai con ină deloc contaminan i cum ar fi ionii : ț ț \ din solu ia de cură are6ț ț

metale grele sau impurită i organice. Procedura c!imică de cură are a )aferelor *nainte deț ț

doparea cu impurită i donoare de tip n este ilustrată *n ta%elul 1.ț



a%elul 1. Procedeele c!imice la care sunt supuse )aferele din siliciu proaspăt tăiate.

,upă procedeele de cură are i lefuire )aferele vor fi clătite cu 1>&[Dcm apăț ș ș

deionizată ,IM28.

/n timpul tratamentelor c!imice )aferele se a ează *ntrun recipient din teflon cu oș

capacitate de 25 de %ucă i.ț

na din etapele deose%it de importante *n procesul de fa%rica ie a celulelor pe %ază deț

siliciu este opera ia de difuzie a emitorului6 care constă *n adăugarea *n materialul )aferului6ț

*n suprafa a care va fi epusă la soare6 pnă la o profunzime de aproimativț X µm a unei

cantită i de atomi de materiale donoare de o%icei fosfor 'P(6 care au un surplus de electroni peț



stratul de valen ă pe care *i pot eli%era su% inciden a luminii. Se crează astfel o zonăț ț

semiconductoare de tip n ducnd astfel la formarea *n cadrul )aferului a unei onc iuni de tipț

n/p6 materialul acestuia fiind dea *m%ogă it *n preala%il6 *n faza de turnare a ingotului6 cuț

atomi de %or6 *ntregul )afer constituind astfel o regiune semiconductoare acceptoare de tip p.

Pentru realizarea acestei etape eistă mai multe procedeeC serigrafie6 pulverizare sau

depunere c!imică de vapori '"N, "!emical Napor ,eposition(6 de o%icei fiind utilizaţi

vapori de tricloroid de fosfor 'P8"l3(. Emitorul se generează printrun proces de difuzie la

temperaturi de >45>9=o"6 timp de 4= de minute *ntrun cuptor cu tu% de cuar utiliznd caț

sursă dopantă P8"l3 *n stare lic!idă. Prin acest procedeu se o% ine un emitor cu o rezistenţă aț

plăcii *ntre 2=[Dm2 i 4=[Dmș 2 i cu o distri%u ie a impurită ilor de fosfor 'P( ca cea din figuraș ț ț

3.5.2.

+ig.3.5.2 Profilele concentraţiei de fosfor pentru un timp de difuzie de 4= deminute *n funcţie de temperature6 determinate prin metoda SI&S.



ezistenţa plăcii a fost măsurată cu o sondă automată *n patru puncte6 aceasta fiind

metoda fundamentală utilizată pentru controlul procesului de difuzie6 iar distri%u iaț

concentra iei de elemente dopante se determină *n urma măsurătorilor efectuate prin metodaț

SI&S 'spectroscopie de masă cu ioni secundari(. a%elul 2 prezintă principalii parametrii

electrici ai celulelor6 care corespund unui profil al concentra iei de fosfor asemănător celuiț

din fig 3.5.2.

a%elul 2. Pricipalii parametri electrici ai celulelor *n funcţie de concentraţiade fosfor din +ig.3.5.2.

/n urma acestui procedeu de difuzie se o% in )afere cu o omogenitate a emitorului deț

aproimativ 5< devia ie standard. 7ceasta este o valoare accepta%ilă avnd *n vedere căț

suprafa a )aferelor este 1==cmț 2 iar tu%ul de cuar al cuptorului de difuzie are un diametru deț

15>mm.

Se poate o%serva că *n func ie de valoarea rezistenţei plăcii parametrii de func ionareț ț

ai celulelor rezultate prezintă unele mici fluctua ii.ț



,easemenea )aferele a căror emitori realiza i astfel au rezistenţa plăcii de 4=5=[Dmț 2

se pretează cel mai %ine la te!nologia de serigrafie. ezultatul acestei forme de dopare cu

elemente donoare este influen at *n mod evident de temperatură i de durata procedeului6 dar ț ș

*n acela i timp6 depinde i de te!nologia de difuzie6 care implică o opera ie de preoidareș ș ț

realizată *naintea stadiului de predifuzie.

n alt procedeu de realizare a difuziei constă *n formarea unei structuri

+¿

n¿

8p

utiliznd o pastă de siliciu dopată cu fosfor. 7ceasta se imprimă pe suprafa a )aferului cuț

autorul unei grile '22= mes!screen( iar după uscare )aferele se *ncălzesc timp de 5 minute

*ntrun cutor cu infraro u la o temperatură de 9==ș o" fosforul din pastă difuznd astfel *n

suprafa a acestora. Parametrii electrici ai celulelor solare astfel o% inute au următoareleț ț

valoriC Isc]265>976 Noc]=6599N6 ++]=64 i Eș ff ]1165< situnduse astfel su% parametrii

celulelor realizate prin procedeul difuziei de P8" l3 'tricloroid de fosfor(.



/n urma procesului de difuzie a tricloroidului de fosfor 'P8" l3 ( )aferele vor fi

acoperite de un material sticlos de silicat fosforos6 silicat i oid de fosfor 'Siș O

2 X;

P2O

5 ( i vor avea un strat de su%stan ă donoare att pe am%ele fe e ct i pe margini.ș ț ț ș

/n continuare6 pentru *ndepărtarea onc iunii parazite6 )aferele sunt scufundate *ntroț

solu ie de apă i glicerină după care se dispun su% formă de stivă6 fiind separate prin folii dinț ș

EN7 'etilenvinilacetat( *ntrun support special de teflon i se introduc timp de 1 minut *ntroș

solu ie de 05<MLț O

3 G4=<M+G>= CH 3 "88M *n raport de volum 5C3C3 urmnd apoi să

fie clătite *n ,I H 2 8.

Stratul de silicat -i oid de fosfor se *ndepărtează prin scufundarea timp de 2 minute

*ntro %aie de solu ie M+ 1=<. ,upă realizarea tuturor tratamentelor c!imice )aferele vor fiț

uscate *n atmosferă controlată cu aer purificat.

/n cazul procedeului de dopare care utilizează pasta de siliciu dopată cu fosfor

o% inerea unor )afere cu o suprafa ă uscată i impermea%ilă este mai dificilă iar stratul deț ț ș



sticlă fosforoasă tre%uie *ndepărtat *n solu ie de M+ 25< cu autorul unui dispozitiv deț

cură are ultrasonic.ț

Konc iunea parazită se *ndepărtează cu autorul suportului de teflon *n care )aferele auț

fost a ezate su% formă de stivă i separate cu folii de etilenvinilacetat.ș ș

Pentru a facilita *ndepărtarea oncţiunii parazite6 *n timpul dopaului )aferele se

dispun su% formă de stivă6 separate cu o folie de etilenvinil acetat 'EN7( *ntrun suport din

teflon6 după ce anterior au fost scufundate *ntro solu ie de apă i glicerină.ț ș

Konc iunea parazită se *ndepărtează prin scufundarea timp de 1 minut a suportului deț

teflon cu )afere *ntro solu ie de 05<MLț O

3 C4=<M+C>=<" H 3 "88M avnd raportul

de volum 5C3C3 urmată de 'rinsing( *n ,I H 2 8(.

Pazivizarea suprafe ei se realizează prin depunerea pe aceasta a unui strat su% ire6ț ț

invizi%il de oid de siliciu 'Si O2 (. 7cest proces are loc la o temperatură de >==o "6 timp

de 15 minute6 *ntro atmosferă controlată de oigen i azot. ,urata procesului de depunere aș

fost sta%ilită la 15 minute deoarece sa o%servat că o cre tere a acesteia nu dermină cre tereaș ș



semnificativă a curentului de scurtcircuit al celulei6 iar scăderea acesteia6 deasemenea nu a

dus la nici o *m%unătă ire.ț

a%el 3 Parametrii currenttensiunecaracteristici celulelor realizate utiliz*nd

i O x ca antirefleiv *n cazul ţn care se utilizează -i Si O2 pentru pasivizarea

suprfeţei .

"oncentraţia de oigen -i azot utilizate pentru a se realiza recoacerea termică iș

procesele de difuzie au fost reduse pnă la =6==5mgDl i atmosfera a fost purificată cu unș

sistem molecular SINES la 57 pentru a se *ndepărta impurită ile care au un diametruț

molecular efectiv mai mic de 5 angstromi.

/m%unătă irea eficien ei celulei depinde6 printre altele6 de tensiunea de circuit desc!isț ț

V oc iar pentru maimizarea acesteia este foarte important să se reducă viteza de

recom%inare a purtătorilor de sarcină att la suprafa a )aferului i dedesu%tul contactelor6 ctț ș

i *n material. n oid izolator termic este eficient *n ceea ce prive te reducerea vitezei deș ș



recom%inare la suprafa a celulei6 iar pentru pasivizarea materialului *n profunzime se poateț

folosi spre eemplu nitratul de siliciu.

+ig 3.5.3. "urentul de scurtcircuit al celulelor solare la care sa folosit i O x

pentru diferite perioade de oidare.

Suprafa a de siliciu reflectă lumina *n propor ie de 355=<6 *n func ie de lungimea deț ț ț

undă a acesteia *n gama 4==1===nm de care depinde conversia fotovoltaică. 8% inerea uneiț

suprafe e cu refleivitate scăzută pentru celulele multicristaline este dificilă din cauzaț

orientării aleatorii a cristalitelor. Singurul mod prin care se poate realiza o *m%unătă ire esteț

depunerea unui strat antirefleiv pentru a reduce la mai pu in de 1=< refleivitatea celulei.ț

Pentru acest strat antirefleiv se folosesc cu precădere oidul de titan sau nitratul de siliciu6

am%ele fiind depuse su% forma unui strat su% ire *nainte de aplicarea contactelor.ț



,epunerea stratului de nitrat de siliciu se realizează printrun procedeu numit

,epunere "!imică de Napori sau PE"N, 'Plasma En!anced "!emical Napour ,eposition(.

Litratul de siliciu are avantaul că prin modificarea condi iilor procesului de depunere6 aț

intensităţii curentului electric a temperaturii6 a presiunii sau a concentra iei de Lț H

3 DSi

H 4 se poate o% ine o peliculă de Sț i x N z cu parametri optici i fizici optimi pentruș

func ionarea celulelor solare. Printre principalii factori care determină calitatea stratuluiț

antirefleiv se numără un indice de refrac ie de 169 pentru lungimea de undă de 0==nm6ț

scăderea pnă aproape de = a coeficientului de etinc ie pentru lungimi de undă mai mari deț

4==nm6 con inutul de !idrogen i densitatea sarcinilor electrice pozitive la suprafa a celulei.ț ș ț

Pe lngă aceste proprietă i optice optime o peliculă antirefleivă de Sț i x N z mai are -i alte

caracteristici utile6 realiznd *n afară de diminuarea semnificativă a refleivită ii i oț ș

pasivizare a suprafe ei i a materialului. ,e asemenea utilizarea nitratului de siliciu eliminăț ș

necesitatea procesului de oidare termică6 reducnd astfel etapele procesului te!nologi.



n strat antirefleiv realizat din oid de titan 'i O x ( are deasemenea proprietă iț

optice ecelente6 ca de eemplu un indice de refrac ie pentru o lungime de undă de 0==nm deț

263> i un coeficient de etinc ie pentru lungimi de undă mai mici de 4==nm apropiat de =6 iar ș ț

un strat de i O x realizat la o temperatură mai mică de 3== o " este amorf ceea ce u ureazăș

procedeul de aplicare a contactelor pe fa a celulei. /n cadrul procesului te!nologic oidul deț

titan 'i O x ( este depus6 după pasivizarea uscată a suprafe ei printrun procedeu deț

pulverizare la 2>=o" de tetraetilortotitanat '' C 2 H 5 8 ¿

4 i utiliznd ca gaz purtător aer

purificat.

7plicarea contactelor electrice pe suprafe ele )aferelor se realizează prin procedeulț

de imprimare serigrafică fiind un procedeu destul de simplu i des utilizat *n industrie. Pentruș

grila colectoare i contactele de pe fa a celulei se utilizează anumite tipuri de pastă argintatăș ț

iar pentru contactele de pe spate se folose te aluminiul6 -i pentru imprimarea acestora seș

folosesc '33= mes! screens(. raseele imprimate pe fa a celulei au o grosime de 12=Zm6ț

distan a dintre ele fiind de 363mm6 acestea genernd *mpreună cu cele două %arele colectoareț



de 1mm grosime un front de um%ră de 560< din suprafa a totală a celulei. Pe spatele celuleiț

contactele acoperă *ntreaga suprafa ă i sunt realizate utiliznd o pastă cu un con inut deț ș ț

aluminiu de 3< deoarece o pastă cu o cantitate mai mare de aluminiu ar *mpiedica lipirea

contactelor la interconectarea mai multor celule.

&etalizarea contactelor se realizează simultan pentru am%ele fe e ale celulei utilizndț

un cuptor cu infraro u cu %andă rulantă prevăzut cu lămpi cu filament din tungsten. Eistăș

trei zone de temperatură avnd 1>cm6 30 cm i respectiv 1> cm fiecare iar viteza de deplasareș

a %enzii variază *ntre 5= i 2== cmDminut.ș

Parametri te!nici ai tratamentului termic sunt arăta i *n ta%elul 4.ț

ôna 1 de

temperatură'_"(

ôna 2 de

temperatură'_"(

ôna 3 de

temperatură'_"(

Niteza

curelei

"elule solare

cu i O x

55= 55= >>= 10=

"elule solare

cu S i x N z

55= 5= >>= 2==

a%elul.4 Parametrii sta%iliti pentru tratamentul *n cuptor I.



,upă uscarea *n aer la 15=o" celulele avnd contactele imprimate cu pastă se introduc

*n cuptorul cu I. /n timpul metalizării )aferele aung timp de 13 secunde la o temperatură

de 5 o" acest proces putnd fi considerat recoacere termică rapidă.

+ig.3.5.4. Profilele temperaturii -i a timpului de epunere la metalizareacontactelor %arelor colectoare *n cuptorul I.

7cest proces poate fi evaluat analiznd caracteristica parametrilor curenttensiune ai

celulei6 a factorului de formă i a rezisten ei serie i de unt. 7stfel *n urma procesului deș ț ș ș

recoacere I acestea vor avea valori accepta%ile6 1=m[ pentru rezisten a serie i =6==35A[ț ș

pentru rezisten a de unt rezultnd astfel un factor de formă de =64.ț ș

Pentru o% inerea unui cmp de suprafa ă optim pe spatele celulei '@S+ %acA surfaceț ț

field( este necesar un strat de aluminiu mai gros6 de 2=Zm6 *nsă acesta cauzează *ndoirea

)aferului. /n urma *ncălzirii la temperaturi ridicate gradul de cur%ură depinde de grosimea



)aferului6 care nu poate depă i 2==Zm6 *n caz contrar cur%ura celulei *mpiedicăș

interconectarea acestora.

Pe lngă producerea unui cmp de suprafa ă '@S+( stratul de aluminiu aută laț

pasivizarea defectelor din materialul de siliciu6 *n special dacă a fost aplicat nitrat de siliciu.

Pentru analiza parametrilor celulelor actuale *n urma acestui proces te!nologic

măsurătorile sau efectuat la o radia ie luminoasă de 1===)Dmț 2 care constituie condi iileț

standard de testare.

+ig.3.5..5. aportul current ? tensiune măsurat pentru celulele multicristaline cu Si x N z



,upă cum se poate o%serva sau o% inut parametrii normali de func ionare ai uneiț ț

celule solare din siliciu multicristalin6 o densitate a curentului de scurtcircuit de 3=m7Dcm 2 iș

o eficien ă a conversiei energiei solare mai mare de 13<.ț

/n cazul celulelor la care se folose te nitrat de siliciu Sș i x N z 6 datorită pasivizării

ecelente att a suprafe elor ct i a materialului de siliciu prin procesul de !idrogenare careț ș

are loc la 0==>==="6 sau o% inut cele mai %une valori ale curentului de scurtcircuit6ț

aproimativ 3627 i o tensiune de circuit desc!is de 0==mN. ,e asemenea o valoare medie aș

rezisten ei de serie de 1=m[ i de =6=35A[ a rezisten ei de unt determină un factor deț ș ț ș

umplere de =64.

+ig.3.5.0. ,istri%uţia gaussiană a eficienţei pentru celulele cu i O x .



+ig.3.5.. ,istri%uţia gaussiană a eficienţei pentru celulele cu S i x N z .

a%el 5. Nalorile medii calculate pe %aza distri%uţiei gaussiene a parametrilor principali

current ? tensiune 'I D N( caracteristici pentru 2== de celule cu i O x . i 4= de celule cu S

i x N z . i pentru cele mai %une celule multicristaline de 1==c m2

.

Pe lngă o% inerea unei performan e u or mai ridicată a celulelor utilizarea nitratuluiț ț ș

de siliciu la pasivizarea suprafe elor permite eliminarea din procesul te!nologic a etapeiț



oidării termice6 ceea ce reprezintă un avanta *n cazul produc iei industriale6 de i acestaț ș

necesită utilizarea unui dispozitiv industrial special pentru realizarea depunerii c!imice de

vapori pe %ază de plasmă 'PE"N,(6 acest gen de dispozitive avnd o productivitate minimă

de 5== de )afereD!. Pe de altă parte realizarea stratului antirefleiv cu oid de titan u ureazăș

implementarea procesului te!nologic i scade costurile ini iale.ș ț

. F#%C"I5%A!A (IS)56I$I7!L5 F5$575L$AIC!

.8 !FICI!%"A #%!I C!L#L! F$575L$AIC!

Inul din motivele care restr#nge utilizarea pe scară largă a sistemelor

fotovoltaice este aceptiunea generală că e"cien!a celulelor şi implicit a

dispozitivelor fotovoltaice comerciale, care &n mod obişnuit este &n jur de 1 ar

" &ncă insu"cientă' =ceastă idee este probabil sus!inută şi de faptul că e:istă



aplica!ii, de obicei &n industria aerospa!ială &n care se folosesc sisteme

fotovoltaice cu o e"cien!ă mai mare de 5/, ceea ce poate induce o atitudine

de aşteptare &n vederea apari!iei la nivel commercial a unor sisteme

performante' Totuşi, &nainte de a considera neviabil un randament de 1

trebuie amintit faptul că, spre e:emplu, motorul cu ardere internă transformă

energia termică rezultată &n urma arderii benzinei &n energie mecanică av#nd un

randament de . &n timp ce energia utilizată este epuizabilă' In automobil

electric transmite la ro!i energia stocată &n baterii cu o e"cien!ă de apro:imativ

%, &nsă combustibilul fosil sau nuclear folosit la ob!inerea acelei energii cu

care au fost &ncărcate bateriile are un randament de 0, de unde rezultă o

e"cien!ă totală a transmiterii la ro!ile automobilului a energiei cobmustibilului

fosil sau nuclear de ., e:act ca şi &n cazul motorului cu combustie internă'

=v#nd &n vedere aceste argumente c#t şi faptul că energia solară este

nepoluantă şi inepuizabilă, o e"cien!ă care transformă 1 dintr-o cantitate de

5,$\VZ m2

Zzi, care este media anuală a iradian!ei solare zilnice pe teritoriul

Hom#niei, conform datelor >=S= Surface Feteorolog[ este viabilă din punct de

vedere economic' Dăs#nd la o parte aprecierile arbitrare, pentru a " &n



cunoştin!ă de cauză, este bine de ştiut ce determină limitele de e"cien!ă ale

celulelor solare, c#t de aproape este tehnologia actuală de limitele teoretice şi

care sunt fenomenele "zice care le determină'

?rincipalul factor care trebuie avut &n vedere, si cel mai important, este

limita spectrală, care este caracterizată de rela!ia directă dintre energia benzii

interzise a materialului adică energia necesară şi su"cientă unui electron pentru

a se desprinde de un atom din structura cristalină, care &n cazul siliciului este de

1'1.eR, şi energia fotonilor inciden!i, care este dată de lungimea de undă a

acestora' =stfel, petru ca electronii să poată " scoşi din structura atomică,

energia fotonilor care interac!ionează cu aceştia trebuie să "e de 1'1.eR, valoare

care corespunde unei lungimi de undă de 1'1Mm' n cazul unei energii superioare

surplusul este preluat ca viteză de deplasare a electronului, acesta deplas#ndu-

se prin re!eaua cristalină p#nă c#nd această viteză se reduce, energia de

deplasare "ind transformată &n căldură' 4nergia fotonilor care este &n e:ces fa!ă

de valoarea de 1'1.eR este eliberată &n "nal sub formă de căldură duc#nd la

creşterea temperaturii celulei' ;otonii care au un nivel de energie situat sub

această valoare trec prin material fără a interac!iona cu electronii' 6u alte

cuvinte, daca ignorăm efectele atmosferei şi considerăm ca incident asupra



celulei spectrul complet al luminii solare, .0 din radia!ia luminoasă se pierde

"ind radia!ie infraroşie, pentru care materialul de siliciu este practice

transparent, iar 00 din energia radia!iei luminoase datorită faptului că

depăşeşte valoarea de 1'1.eR, nu contribuie laeliberarea electronilor, "ind

transformată &n căldură' Hezultatul este că numai 55 din energia luminoasă

contribuie efectiv la producerea de energie electrică fotovoltaică' =ceastă

valoare de 55 ignoră &nsă alte limitări "zice, dar e:primă totuşi o limită

superioară a e"cien!ei' 8ra"cul din "gura .8.8. reprezintă por!iunea din

intregul spectru al luminii solare care poate " utilizată efectiv la conversia

fotovoltaică'

;ig'5'1'1' Pona spectrală şi energia fotonilor care poate " utilizată la eliberareaelectronilor



acă se iau &n considerare numai fenomenele legate de energia fotonilor,

o celulă fotovoltaică ignoră .0 din energia incidentă şi pierde &ncă 00 din

aceasta ca surplus de energie care, datorită structurii atomice a siliciului, nu

poate " utilizată'

Da o lungime de undă de 1'1Mm un foton are e:act energia necesară

pentru a elibera un electron şi utilizează 1// din aceasta' ?entru lungimi de

undă mai mici, adică frecven!e mai mari ale luminii, este utilizată doar o parte

din energia fotonului, ceea ce duce la disiparea a 00 din energia incidentă sub

formă de căldură' L astfel de analiză indică totuşi faptul că pentru o limită

superioară de 55 a e"cien!ei, determinată sumar, o e"cien!ă practică de 1$

este totuşi rezonabilă "ind asemănătoare şi altor procese termodinamice care au

loc de e:emplu &n centralele electrice care utilizează combustibili clasici'

n afară de siliciu &nsă, e:istă şi alte materiale semiconductoare care au un prag

de energie speci"c diferit de 1'1.eR utiliz#nd deci şi alte lungimi de undă &n

afară de 1,1Mm'



=stfel , la o micşorare a lungimii de undă pentru care este susceptibil materialul

fotovoltaic se pierde o cantitate mai mare de lumină infraroşie dar se poate

folosi mai e"cient partea de lumină vizibilă a spectrului' ?entru nivele de energie

care corespund unor lungimi de undă mai mari e:istă o cantitate mai mare de

fotoni care ar putea " utiliza!i, &nsă s-ar ob!ine o e"cien!ă mai redusă a celor care

au lungimi de undă &n spectrul vizibil' n gra"cul din "gura .8.2. este

reprezentată e"cien!a ma:imă corespunzătoare lungimilor de undă speci"ce

pentru alte materiale semiconductoare fotovoltaice cum ar " arsenide de galiu

(8a=s), telurida de cadmiu (6dTe) sau telurida de zinc (PnTe) , &n compara!ie cu

cea a siliciului, care răm#ne totuşi materialul cu e"cien!a cea mai ridicată'

;ig'5'1'. 4"cien!a fotovoltaică ma:ima a semiconductoarelor pentru lungimile deundă speci"c acestora'



Da o analiză mai atentă &nsă, dacă se iau &n considerare şi al!i factori, cum ar "

efectele atmosferei şi spectrul radia!iei solare de la nivelul solului, e"cien!a

ma:imă va " undeva &n jurul valorii de 05 şi se va ob!ine pentru o lungime de

undă apropiată de /'2Mm care corespunde unui nivel de energie de 1'0%eR'

n afară &nsă de limita spectrală mai e:istă şi al!i factori "zici care duc la

scăderea e"cien!ei celulelor, ca de e:emplu, locul &n care este absorbit fotonul,

traseul urmat prin material de electron şi de sarcina pozitivă (sau golul)

corespondent electronului, sau efectele de suprafa!ă' =stfel, ad#ncimea p#nă

la care pătrunde un foton &n material depinde de lungimea de undă sau cu alte

cuvinte de energia acestuia' ;otonii care au o energie apropiată de energia de

bandă interzisă pot parcurge o distan!ă destul de mare p#nă să "e absorbi!i, &n

timp ce fotonii cu energie mare sunt absorbi!i practic la suprafa!a materialului'

?entru a permite electronilor care traversează &ntreaga sec!iune a aferului să

aibă totuşi posibilitatea de a " absorbi!i, celulele sunt fabricate av#nd pe

suprafa!a opusă celei e:puse la lumină un strat re9e:iv care permite &ntoarcerea

fotonilor &napoi prin material' =cest strat re9e:iv reduce totodată cantitatea de

căldură datorată luminii infraroşii care altfel ar " absorbită pe spatele celulei'

easemenea jonc!iunea p * / este la o anumită profunzime &n material, fotonii



absorbi!i deasupra acesteia "ind mult mai vulnerabili la pierderile de suprafa!ă

prin recombinarea purtătorilor de sarcină, iar lumina care are lungimi de undă

mai mici este mai afectată de pierderile prin re9e:ia la suprafa!a celulei,

fenomen care &i conferă şi nuan!a albastră speci"că' 8ra"cul din "gura .8.3.

reprezintă curba logaritmică pentru ad#ncimea caracteristică la care se produce

absorb!ia fotonilor &n material &n func!ie de lungimea de undă a acestora'

;ig'5'1'0' Heprezentarea logaritmică a distan!ei de absorb!ie pentrusiliciu &n func!ie de lungimea de undă'

Spre deosebire de ad#ncimea caracteristică de absorb!ie, pro"lul acesteia

pentru o lungime de undă dată urmează o probabilitate de absorb!ie care scade

e:ponen!ial'



Se observă că pentru lungimi de undă de apro:imativ /,Mm care corespunde

luminii verzi, profunzimea la care sunt absorbi!i fotonii este de circa 1Mm' ?entru

lungimi de undă mai mici devine semni"cativ fenomenul pierderilor prin

recombinările de suprafa!ă iar pentru lungimi de undă mai mari de 1Mm

ad#ncimea de absorb!ie depăşeşte .//Mm şi de multe ori lumina ajunge la

spatele celuulei "ind re9ectată &napoi de către suprafa!a re9e:ivă'

upă ce un foton absorbit creează o pereche de purtători de sarcină electron Y

*gol+, electronul &ncepe să se deplaseze aleator prin material' acă &nt#lneşte

jonc!iunea p * /, care se a9ă &n apropierea suprafe!ei e:puse la lumină

electronul va " purtat spre această suprafa!ă unde urmează să "e colectat de

către electrozii din metal' n caz contrar, dacă se deplasează &n direc!ia opusă

pătrunz#nd mai ad#nc &n material şi nu va &nt#lni jonc!iunea p * / atunci se va

recombina cu un *gol+, acest lucru "ind facilitate şi av#nd loc cu precădere la

suprafe!ele dintre granulele cristaline şi &n defectele re!elei cristaline sau

impurită!i' e asemenea, un *gol+ generat deasupra jonc!iunii se poate deplasa

spre jonc!iune şi va " &mpins spre suprafa!a din spate a celulei put#nd " colectat'

=stfel, jonc!iunea func!ionează &mping#nd electronii şi golurile spre suprafe!ele

opuse pentru a putea " utiliza!i &ntr-un circuit e:tern'



?entru cuanti"carea acestor fenomene se poate realiza un model simplu &n

care probabilitaea ca purtătorii de sarcină să "e separa!i este considerate 1 la

nivelul jonc!iunii, diminu#ndu-se liniar spre suprafe!ele celulei, iar ?f reprezintă

suprafa!a frontală e:pusă la lumină şi ?s suprafa!a din spate a celulei'

Raria!ia acestei probabilită!i se poate considera liniară deoarece probabilitatea

ca sarcinile să atingă suprafe!ele corespunzătoare printr-o deplasare aleatoare

depinde liniar de distan!a pozi!iei la care a fost creeat purtătorul de sarcină fata

de aceste limite' n timp ce jonc!iunea &mpinge &ntotdeauna sarcinile &n direc!ia

corectă iar la nivelul suprafe!ei e:istă o anumită probabilitate ":ă ca acestea să

se piardă prin recombinare, rela!ia de probabilitate &ntre aceste puncte va "

deasemenea liniară' >u sunt luate totuşi &n calcul recombinările care survin &n

material acestea "ind considerate ca av#nd loc la nivelul suprafe!ei din spate a

celulei'

8ra"cul din "gura .8.. reprezintă probabilitatea de supravie!uire a purtătorilor

de sarcină &n func!ie de profunzimea la care are loc separarea acestora prin

absorb!ia fotonului'



;ig'5'1'5' Fodel pentru evaluarea probabili!ă!ii de conversie &n fun!ie dead#ncimea unde este absorbit fotonul fără a se lua &n considerare

pierderile prin recombinările care au loc &n profunzimea materialului'

?rin suprapunerea acestui efect de recombinare a sarcinilor cu

probabilitatea de absorb!ie &n func!ie de ad#ncimea p#nă la care pătraunde

fotonul, şi consider#nd suprafa!a de pe spatele celulei ca "ind perfect re9e:ivă,

rezultă o estimare &n care se iau &n cosiderare primii trei factori aminti!i anterior

adică ad#ncimea la care pătrunde fotonul &n func!ie de lungimea sa de undă,

re9e:ivitatea suprafe!ei din spate a celulei şi efectul jonc!iunii p Y n' Sunt

ignorate totuşi pierderile datorate re9e:ivită!ii suprafe!ei frontale, &nsă celulele

fabricate recent au aplicat un strat antire9e:iv care reduce re9e:ivitatea acestei



suprafe!e, de la 0/ la doar c#teva procente pentru majoritea spectrului vizibil şi

banda de infraroşu' n acelaşi timp &nsă acest strat antire9e:iv este insu]cient

pentru lungimile de undă speci"ce luminiii albastre şi pentru cele apropiate de

domeniul ultravioletelor, permi!#nd ca re9e:ia să se apropie totuşi de 0/'

in moment ce răspunsul fotovoltaic corespunzător domeniului luminii albastre

este oricum mai redus datorită pierderilor de la nivelul suprafe!ei şi a utilizării

mai slabe a energiei fotonilor, pierderile datorită re9e:iei se pot adăuga

pierderilor care survin la suprafa!a celulei, acest lucru "ind valabil &n primul r#nd

pentru lungimi de undă mici, din cauza distan!ei foarte reduse de pătrundere a

fotonilor' Du#nd deci &n considerarea ceste fenomene se ob!ine o e"cientă a

celulelor pe bază de siliciu de apro:imativ 0, dispozitivele reale func!ion#nd la

jumătatea acestei valori, ceea ce reprezintă totuşi un randament mai bun dec#t

&n multe alte domenii'



;ig'5'1' Pona spectrală şi energia fotonilor care poate " utilizată la eliberareafotonilor, incluz#nd curba distan!ei de absorb!ie şi a pierderilor de suprafa!ă'

?rin adăugarea curbei distan!ei de absorb!ie şi a pierderilor la nivelul

suprafe!elor şi pentru o probabilitate de absorb!ie la nivelul suprafe!elor de /,,

ma:imul posibil al e"cien!ei scade la 0'

=dăug#nd gra"cului din "g 5'1'1' curba probabilită!ii conversiei fotonilor &n

perechea de purtători de sarcină se ob!ine gra"cul 5'1''' Hezultă o probabilitate

mai ridicată de conversie pentru lungimi de undă &ntre/,$ Y /,2Mm datorită

faptului că conversia fotonilor corespunzători acestora &n purtători de sarcină are

loc su"cient de departe de suprafa!a din spate a celulei şi &n acelaşi timp fără a "

afectată de pierderile care apar la suprafa!a frontală' n cazul lungimilor de undă

mai mici, dacă pentru probabilitatea la nivelul suprafetelor se consideră o



valoare de /, adică de /, curba probabilită!ii de absorb!ie răm#ne &n jurul

valorii de /'

acă se modi"că probabilitatea de conversie la nivelul suprafe!elor,

pentru orice valori ale acesteia cuprinse &ntre / - 1// se ob!ine o varia!ie a

e"cien!ei celulei &ntre .% - 51'

=stfel, dacă se iau &n considerare unele procese "zice care sunt

inevitabile, valoarea e"cien!ei, estimate ini!ial la 55 a fost redusă p#nă

aproape de 0' n acest fel se pot analiza toate fenomenele care determină

e"cien!a de 1$ ob!inută &n practică'

4:istă totuşi modalită!i de a ocoli aceste bariere impuse de limita

spectrală şi de a ob!ine &n practică o e"cien!ă a celulei de p#nă la 5/' =cestea

constau &n fabricarea celulelor din mai multe straturi de materiale

semiconductoare diferite, "ecare cu alte praguri speci"c ale nivelului de

energie, pentru a putea bene"cia de o zonă mai mare a spectrului şi av#nd zone

p-n sau jonc!iuni diferite' =ceste dispositive se numesc celule multijonctiune'

acă se utilizează un prim strat sub!ire optimizat pentru absorb!ia luminii

albastre, urmat de un alt strat care are nivelul de energie al benzii interzise la o

valoare speci"că lungimii de undă a luminii verzi şi &n "nal un al treilea strat



format din siliciu, atunci fotonii cu lungime de undă mai mare vor traversa

primele două straturi "ind absorbi!i &n stratul de siliciu, &n timp ce fotonii cu

lungimi de undă mai mici, care &n siliciu ar " ine"cien!i, sunt absorbi!i &n primele

doua straturi cu o e"cien!ă ridicată'

eoarece aceste straturi re!in un număr mai mare de fotoni iar &n acelaşi

timp o cantitate mai mare din energia acestora este utilizată la desprinderea

electronilor aceştia au astfel o viteză mai mică de difuzie şi au şanse mai mari să

"e atraşi de jonc!iuni &n direc!ia contactelor colectoare'

;abricarea acestui tip de celule este &ncă costisitoare "ind utilizate cu precădere

&n industria aerospa!ială şi &n aplica!ii speci"ce, &nsă odată cu perfec!ionarea

tehnologiilor *"lm sub!ire+ utilizate la realizarea acestora, dispozitivele multi-

jonctiune şi celule tandem pot devenii rentabile şi pot " utilizate cu success la

nivel comercial'

*." Func$ionarea unei ce%u%e )o#o(o%#aice



8 celulă fotovoltaică transformă o parte din energia radiativă primită de la soare *n

electricitate6 pentru lungimile de undă cuprinse *n spectrul vizi%il -i foarte puţin din

ultraviolete -i infraro-ii.

,upă cum am arătat dea6 celulele solare sunt constituite dintrun material

semiconductor6 de o%icei siliciu6 -i sunt tratate special pentru a forma un cmp electric cu

polul pozitiv corespunznd suprafeţei de pe spatele celulei iar cu cel negativ cosrespunzand

suprafeţei epuse la soare.

"nd fotonii care constituie energia solară vin *n contact cu celula fotoelectrică

electronii se desprind de atomii materialului semiconductor crenduse astfel perec!i

electronigoluri '#golurile$ fiind sarcinile pozitive apărute *n atomii din care au fost desprin-i

electroni(. ,acă de suprafeţele pozitivă -i respectiv negativă ale celulei se ata-ează

conductori electrici electronii pot fi colectaţi *ntrun circuit etern su% forma unui curent

electric6 numit fotocurent.

/n cazul lipsei luminii celula solară nu este activă -i va funcţiona similar unei diode6

adică asemenea unei onctinuni pn care nu produce nici un fel de curent sau tensiune.

,acă totu-i este conectată la o sursă eternă de tensiune va genera un curent numit

curentdiodă sau curentintunecat.



"urentul produs de o celulă fotoelectrică depinde de intensitatea radiaţiei solare6 de

coeficientul de a%sor%ţie a lungimii de undă a radiaţiei solare -i de caracteristica de difuzie -i

recom%inare a electronilor *n material6 caracteristică ce depinde -i de temperatura de

funcţionare a celulei.

"ele mai importante caracteristici ale celulelor fotovoltaice sunt ca -i *n cazul

%ateriilor6 tensiunea6 intensitatea curentului electric -i puterea electrică. ensiunea celulelor

fotovoltaice ca -i intensitatea curentului electric asigurat depind semnificativ de natura

materialului semiconductor ultilizat la fa%ricaţie ca -i de dimensiunile acestor celule.

Fraficul 4.2.1 reprezintă cur%a caracteristicii curenttensiune 'I( specifică unei

celule solare pentru o anumită iradianţă dată 'o anumită valoare a intensităţii luminoase( -i

pentru temperatura de funcţionare a celulei. "urentul generat de o celulă fotovoltaică

depinde de sarcina eternă aplicată -i de cantitatea de lumină la care este epusă. "nd celula

este *n scurt circuit curentul este maim 'curent de scurtcircuit( iar tensiunea la %ornele

celulei este =. "nd circuitul celulei este desc!is6 cnd conectorii nu formează un circuit6

tensiunea este maimă 'tensiune de circuit desc!is( iar curentul este =. /n am%ele cazuri6 att

la scurtcrcuit ct -i *n cazul circuitului desc!is puterea de%itată de celulă este = 'puterea



electrică fiind produsul dintre curent -i tensiune6 P]IX(. /ntre aceste două etreme puterea

electrică generată de celulă este mai mare dect =.

+ig.4.2.1 "ur%a current ? tensiune corespunzătoare unei celule fotoelectrice.

"ur%a tipică dintre curent -i tensiune din graficul 4.2.1 prezintă relaţia dintre curent -i

tensiune. /n această reperezentare se folose-te o convenţie prin care curentul generat de celulă

su% influenţa luminii se consideră ca valoare pozitivă -i o tensiune pozitivă eistă la %ornele

celulei.

,acă %ornele celulei se conectează la o rezistenţă varia%ilă punctul de funcţionare

este determinat de intersecţia caracteristicii curenttensiune a celulei cu caracteristică curent



tensiune a sarcinii. 7-a cum este se reprezintă *n figură o sarcină rezistivă caracteristica este o

dreaptă cu *nclinaţia 1DN]1D.

/n cazul unei rezistenţe scăzute a sarcinii celula funcţionează *n regiunea 7@ a cur%ei6

cnd celula se comportă ca o sursă constantă de curent6 apropiat de curentul de scurtcircuit.

Pe de altă parte6 dacă rezistenţa de sarcină este mare celula funcţionează *n zona ,E a cur%ei6

caz *n care aceasta se comportă mai mult ca o sursă constantă de tensiune6 apropiată de

tensiunea de circuit desc!is. Puterea electrică se calculează ca fiind produsul dintre valorile

curentului -i a tensiunii.

,acă acest calcul este efectuat -i se trasează un grafic cu acelea-i ae se o%ţine o

cur%ă asemănătoare cu cea din figura 4.2.1 Naloarea maimă a puterii reiese dintrun punct de

maim 'punctul " de pe graficul 4.2.1(6 *n care rezistenţa sarcinii este optimă iar puterea

disipată pe această sarcină rezistivă este maimă -i este dată de relaţia Pma]Ima ` ma.

Punctul " de pe graficul 4.2.1 se mai nume-te -i #Punctul &aim de Putere$ care este

punctul de funcţionare *n care puterea generată este maimă.

,at fiind punctul maim de putere se poate specifica un alt parametru numit +actor de

+ormă6 ++6 care este raportul dintre puterea maimă a celulei6 Pma -i puterea livrată de o

celulă ideală *n acelea-i condiţii de funcţionare6 adică ++]PmaDIsc`oc.



+actorul de formă este o măsură a caracteristicii reale curenttensiune a unei celule.

Pentru celulele de calitate valoarea acestuia este mai mare de =6 iar acest factor scade odată

cu cre-terea temperaturii.

7stfel6 prin iluminarea -i sta%ilirea unei sarcini rezistive corespunzătoare unei celule

fotovoltaice astfel *nct tensiunea este egală cu tensiunea optimă ma puterea livrată este

maimizată. "a sarcină pentru celulele fotovoltaice se folosesc sarcini rezistive6 electronice

sau %aterii.

Parametrii tipici ai unei celule solare %azată pe siliciu monocristalin sunt următoriiC

densitatea de curent de scurtcircuit Isc]32m7Dcm2

tensiunea de circuit desc!is oc]=65>N

tensiunea corespunzătoare punctului maim de putere ma]=64N

factorul de umplere ++]=62

puterea livrată *n P.&.P Pma]223B '262B(6 care *n cazul celulelor performante poate

aunge pnă la 4B.

n alt parametru specific celulelor fotovoltaice este eficienţa. Eficienţa se define-te ca

raportul dintre puterea livrată de celulă la funcţionarea *n punctul de putere maimă -i

intensitatea luminii incidente pe aceasta. Eficienţa este de o%icei specificată la o



temperatură de funcţionare a celulei de 25=" -i la o intensitate luminoasă de

1===BDm2 avnd un spectru apropiat de cel al soarelui la amiază. 8 *m%unătăţire a

eficienţei celulelor este *n relaţie directă cu reducerea costurilor sistemelor

fotovoltaice.

"aracteristica curenttensiune a celulei solare a-a cum este prezentată *n graficul 4.2.1

este pentru o iradianţă F dată -i o temperatură a celulei c. Influenţa acestor doi

parametrii asupra caracteristicii celulei este arătată *n figura 4.2.2. ,upă cum se

o%servă6 tensiunea de ciurcuit desc!is are o cre-tere logaritmică faţă de cre-terea

radiaţiei solare6 *n timp ce curentul de scurt circuit are o cre-tere liniară relativ la

cre-terea radiaţiei solare.

+ig.4.2.3 Influenţa iradiaţiei -i a temperaturii asupra caracteristicii unei cellule.



Efectul pricipal al cre-terii temperaturii celulei se manifestă *n deose%i asupra

tensiunii de circuit desc!is6 care scade liniar odată cu cre-terea temperaturii6 scăznd

eficienţa celulei. ,upă cum se o%servă curentul de scurtcircuit creste u-or odată cu

cre-terea temperaturii.

Se poate considera ca valoare orientativă o reducere a eficienţei panourilor

fotovoltaice cu =63< pentru fiecare grad de cre-tere a temperaturii. ,e regulă

performanţele electrice ale panourilor fotovoltaice sunt indicate la temperatură de

25=". Este evident că din acest punct de vedere cea mai eficientă conversie a energiei

solare *n energie electrică este realizată *n spaţiul cosmic unde temperatura este

apropiată de 8_:.

,atorită valorii reduse a puterii6 *n practică6 celulele fotovoltaice se conectează *n

serie sau *n paralel. Fraficul 4.2.4 prezintă modificarea cur%ei caracteristicii curent

tensiune *n cazul conectării a două celule identice *n paralel6 respective *n serie.



+ig.4.2.4 "onectarea *n paralel -i *n serie a două celule solare

,upă cum se poate o%serva6 cnd două celule identice se conectează *n paralel

tensiunea rămne constantă *nsă curentul se dedu%lează. "nd celulele sunt legate *n

serie curentul rămne constant *nsă tensiunea se du%lează.

n generator fotovoltaic este de o%icei constituit dintrun ansam%lu de astfel de celule

solare conectate *ntre ele6 att *n serie ct -i *n paralel pentru a se o%ţine parametrii de

funcţionare doriţi.

6onsider#nd că tensiunea este de /,R şi intensitatea curentului este de

7^.=, se poate calcula puterea asigurată de o celulă din Si de 1// cm2

?

^ /,R _ .= ^ 1V'



?ornind de la curbele de varia!ie a intensită!ii curentului electric cu

intensitatea radia!iei solare reprezentate &n "gura 5'.'0 şi calcul#nd

valoarea puterii ca produs dintre tensiune şi intensitate, se pot trasa curbe

de varia!ie a puterii furnizate de celulele fotovoltaice de tipul celor din

"gura 5'.''

;ig'5'.' Tensiunea şi intensitatea curentului electric asigurate de o celulăfotovoltaică din Si la diferite intensită!i ale radia!iei solare'

=naliz#nd acestă curbă se observă că valoarea ma:imă a puterii se

ob!ine &n punctul &n care intensitatea curentului electric generat de celula

fotovoltaică &ncepe să scadă, acesta "ind punctul ma:im de putere (??F)'



Se observă că chiar şi &n condi!iile &n care s-a considerat că intensitatea

curentului electric este de 0=, ceea ce corespunde unei intensită!i mai

mari a radia!iei solare, puterea ma:imă pe care o poate atinge celula este

de circa 1,0V ceea ce sugerează necesitatea legării &n serie a mai multor

celule' ?entru men!inerea func!ionării celulelor la un nivel c#t mai apropiat

de punctual ma:im de putere se utilizează un dispozitiv electronic numit

F??T (Fa:imum ?oer ?oint Tracer) care prin analiza tensiunii de ieşire a

panoului reglează curentul transferat dinspre panou &n aşa fel &nc#t

puterea transferată să "e optimă'

n "g' 5'.'. este reprezentată varia!ia tensiunii şi a intensită!ii curentului

electric asigurate de o celulă fotovoltaică realizată de siliciu şi av#nd

dimensiunile 1/cm _ 1/cm, &n func!ie de radia!ia solară'



Tensiunea şi intensitatea curentului electric asigurate de o celulă fotovoltaicădin Si la diferite intensită!i ale radia!iei solare' 7n9uen!a parametrilor meteo

asupra caracteristicii I Y 7 şi punctual ma:im de putere'

Se observă că tensiunea ma:imă care poate " asigurată de celulele

fotovoltaice realizate de din acest material este de apro:imativ /,R'

Raloarea tensiunii ma:ime care poate " asigurată depinde foarte pu!in de

intensitatea radia!iei solare, dar valoarea intensită!ii curentului depinde

sensibil de acest parametru prezent#nd o varia!ie &ntre /,5=, &n cazul unei

radia!ii solare de .//VZ m2

şi .,.= &n cazul unei radia!ii solare de

1///VZ m2

.



*.' Func$ionarea unui panou )o#o(o%#aic

n panou fotovoltaic este constituit dintrun număr de celule grupate su% forma unui

modul *ncapsulat *n diferite materiale pentru a protea celulele -i componentele electrice de

acţiunea mediului.

+a%ricarea panourilor constă *n montarea unor %aterii de celule legate *n serie -i

*ncapsularea acestora *ntrun mod ct mai eficient astfel *nct să corespundă cerinţelor de

funcţionare *ntrun mediu climatic eterior ostil6 timp de 25 de ani ct este durata de viaţa a

panourilor6 garantată de producător.

,e regulă panourile au %aterii de 546 0= sau 2 de cellule6 cele mai răspndite fiind

cele de 0= de celule. Eficienţa unui panou se define-te ca fiind raportul dintre puterea

electrică maimă la %ornele acestuia eprimată *n W p 'p fiind iniţială provenită de la

#peaA$ termen care *nseamnă vrf6 adică maim( -i iradianţa solară multiplicată cu suprafaţa

panoului6 măsurate *n condiţiile standard de mediu6 temperatură6 umiditate -i presiune.

Evident că eficienţa se traduce *n puterea electrică a panoului. Parametrul uzual nu este *nsă

eficienţa ci puterea 6 fiind folosit *n calclul diverselor aplicaţii. ,e eemplu un panou



fotovoltaic uzual compus din 0= de celule legate *n serie6 fiecare celulă avnd dimensiunile

150mmX150mm -i siliciul monocristalin ca material activ6 va avea o putere instantanee6 *n

condiţiile standard de test '*n condiţiile unei iluminări de 1===BDm 2 -i o temperatură de

25="(6 de aproimativ 21=B. 7stfel6 pentru o singură celulă cu suprafaţa de 24363cm 2

'1560cmX1560cm( -i avnd densitatea de curent a siliciului monocristalin de 32m7Dcm2 vom

avea un curent generat *n punctul maim de funcţionare de aproimativ 67

'24363cm2X32m7Dcm2]0m76 adică 607( *n timp ce tensiunea la %ornele acesteia va fi

de circa =64N6 rezultnd deci puterea acesteia P]XI]=64vX67]360B. ,eci puterea

generată de panou va fi de 360BDcelulă *nmulţit cu 0= de celule6 adică 210B6 iar *n condiţiile

*n care toate cele 0= de celule sunt legate *n serie tensiunea de la %ornele panoului va fi 2>62N

'0= celuleX=64NDcelulă( *n timp ce curentul maim va fi cel corespunzător unei singure

celule 'acestea fiind toate legate *n serie(6 adică 67. /nmulţind tensiunea la %ornele

panoului6 2>62N cu valoarea curentului generat 67 vom o%ţine din nou puterea nominală a

panoului6 2161B. 7ceasta este o configuraţie utilizată *n mod curent pentru panourile

fotovoltaice comerciale. /n practică *nsă6 *n funcţie de necesităţile de consum panourile pot fi

construite astfel *nct unele celule să fie legate *n serie iar aceste grupuri de celule *nseriate să

fie conectate la rndul lor *n paralel6 de eemplu celulele *n cadrul fiecărui -ir sau coloană vor



fi lrgate *n serie *n timp ce6 *n continuare -irurile vor fi legate *n paralel. Puterea panoului va

rămne aceea-i *nsă6 spre eemplu tot pentru un panou compus din 0= de celule6 celulele de

pe fiecare coloană vor fi legate *n serie -i tensiunea va fi 16N 'adică 1= celule X =64N

fiecare( iar curentul generat datorită legăturii *n pralel a coloanelor va fi egal cu 40627 'adică

0 coloane a 67 fiecare(. Se o%servă că puterea panoului va rămne constantă

'P]40627X46N]2161B(.

/n acela-i timp6 *n cadrul unui sistem fotovoltaic se pot utiliza mai multe panouri care

la rndul lor pot fi legate *n serie sauD-i paralel *n funcţie de necesităţile aplicaţiei care

utilizează energia produsă de acestea.

,easemenea un aspect important care tre%uie avut *n vedere legat de funcţionarea

panourilor solare este iluminarea parţială sau neuniformă a acestuia6 datorită faptului că *n

cazul *n care o celulă care prime-te o cantitate mică de lumină este legată *n serie cu alte

celule care funcţionează normal6 dezec!ili%rul poate duce la defectarea panoului. ,in acest

motiv panourile sunt ec!ipate cu ni-te componente numite #diode de trecere$ care preiau

curentul pentru a nu afecta celulele insuficient iluminate.

otu-i6 att pentru adaptarea -i transformarea energiei electrice produse la condiţiile

de utilizare de transport *n reţeaua energetică6 sau de stocare6 ct -i pentru eficientizarea



funcţionării sistemului6 *n componenţa unui sistem fotovoltaic mai intră o serie de dispozitive

electrice -i electronice6 ca invertoare6 %aterii6 regulator de *ncărcare a %ateriilor sau sisteme de

urmărire a punctului maim de putere.

ILNE87EE ? transformă curentul continuu produs de modulele fotovoltaice *n

curent alternativ la parametrii uzuali6 22=ND0=Mz sau trifazic 3>=N sau pot fi invertoare de

capacitate mare utilizate *n sistemele fotovoltaice mari legate la reţeaua energetică naţională

acestea avnd o tensiune de ie-ire de 4=:N 'Ailovolţi( sau >==:N -i o putere de ordinul

mega)aţilor.

7"&78II ? acumulatorii sunt necesari pentru a putea furniza energie

electrică pe timpul nopţii sau *n condiţii meteo nefavora%ile6 tipul -i capacitatea acestora

depinznd de mărimea -i destinaţia sistemului.

&PP ? sistemele de urmărire a punctului maim de putere 'sau &PP maimum

po)er point tracAer6 PP peaA po)er tracAers( sunt dispozitive electronice care6 *n mod

automat6 menţin funcţionarea panourilor *n punctul maim de putere. 7cest tip de controler

face o analiză a tensiunii de ie-ire a panoului -i o compară cu cea a acumulatorului. /n urma

acestei analize dispozitivul decide care este puterea optimă care tre%uie transferată spre

acumulatori *n a-a fel *nct dinspre panoul solar să fie transferat curentul maim. 7cestea



utilizează un circuit de control sau un anumit algoritm pentru a căuta punctul maim de

putere permiţnd astfel ca energia produsă de panou să fie maimă.

"u autorul acestui dispozitiv se o%ţine o cre-tere tipică *ntre 2=< -i 4=< a cantităţii

de energie transferată *n perioada de iarnă -i *ntre 1=15< *n perioada de vară. "-tigul

energetic depinde de condiţiile meteo6 de temperatură6 starea acumulatorilor -i alţi factori.

"ele mai moderne dispozitive &PP au un randament de conversie apropiat de 929< ceea

ce este un %eneficiu evident.

+ig.4.3.1. ,iagrama unui s;stem fotovoltaic usual.



/n prezent se o%i-nuie-te conectarea sistemelor fotovoltaice la reţeaua locală de

electricitate.

/n perioadele *n care sistemul produce energie dar nu este solicitat6 surplusul de electricitate

este vndut furnizorului de energie electrică iar cnd consumul depă-e-te capacitatea

sistemului poate fi utilizată energie de la furnizor6 *n sc!im%ul celei cedate anterior6 *n acest

caz furnizorul de electricitate ucnd rolul unui sistem de stocare6 motiv pentru care nu mai

este necesară utilizarea %ateriilor.

Sistemele fotovoltaice prezintă avantaul de a avea o structură modulară a-a inacat *n

funcţie de necesităţi se pot adăuga cu u-urinţă panouri suplimentare.

+a%ricarea panourilor constă *n montarea unor %aterii de celule legate *n serie -i

*ncapsularea acestora *ntrun mod ct mai eficient astfel *nct să răspundă cerinţelor de

funcţionare *ntrun mediu climatic eterior ostil6 o perioadă de 25 de ani ct este de o%icei

durata de viaţa a panourilor6 garantată de producători. /ncapsularea constă *n laminarea la

cald a următoarelor materialeC sticlă 'tratată special6 cu conţinut scăzut de fier(6 o folie din

etilen vinil acetat 'EN7(6 %ateria de celule de o%icei 961= sau 12 rnduri a cte 0 celule

fiecare6 a doua foilie de etilenvinilacetat -i o folie care constituie partea din spate a

panoului. ot acest ansam%lu6 numit -i laminat6 este *nrămat *ntrun cadru de aluminiu -i



!idroizolat cu un adeziv lic!id sau cu o %andă specială du%lu adezivă. @ornele pentru

coneiunile electrice se scot printro cutie de coneiuni deasemenea !idroizolată -i rezistentă

la condiţiile de mediu.

*.* Di!enionarea unui i#e! )o#o(o%#aic u,ua%

a configurarea unui sistem fotovoltaic tre%uie avuţi *n vedere mai mulţi factori. /n primul

rnd este necesar să se estimeze consumul de energie pe care va tre%ui să *l acopere sistemul6

att *n ceeea ce prive-te cantitatea de enrgie necesară *ntro anumită perioadă de timp sau

ciclu de funcţionare 'de eemplu6 lunar6 saptămnl6 etc(6 ct -i valoarea consumului maim la

un moment dat. Pe lngă aceste caracteristici de consum pe care va tre%ui să le susţină6 un

factor important care influenţează funcţionarea sistemului este a%sor%ţia radiaţiei solare care

poate fi determinată lund *n considerare o serie de parametrii care depind *n principal de

mediu6 cum ar fi radiaţia luminoasă incidentă6 ung!iul de incidenţă al soarelui sau

temperatura celulelor. 7ce-tia afectează performanţele -i implicit cantitatea de energie

furnizată de un sistem fotovoltaic6 *nsă pot fi totu-i estimaţi *n principal *n funcţie de

caracteristicile de mediu ale locaţiei *n care va fi instalat sistemul.



Principalele considerente care tre%uiesc analizate pentru *nceput *nsă6 sunt consumul de

energie care va tre%ui să fie asigurat6 caracteristicile electrice de tensiune -i curent su% care va

fi furnizată energia -i modul -i posi%ilităţile de stocare ale acesteia6 *n cazul *n care necesită

acest lucru. ,e o%icei6 datorită c!eltuielilor iniţiale6 sistemul este dimensionat la minimul

necesar pentru a se asigura cererea6 minim care de multe ori este situat cu mult su% suma

puterilor tuturor consumatorilor. Spre eemplu6 dacă eistă trei consumatori care necesită

5==B6 1===B -i respectiv 15==B6 vor funcţiona pe perioada unei singure ore -i numai unul

va fi pornit la un moment dat6 atunci sistemul va tre%ui să ai%ă o putere de vrf de 15==B -i

să furnizeze o cantitate de energie de 3=== B!. Se o%servă deci6 că *n cazul ultilizarii unui

sistem fotovoltaic6 este indicat6 pe ct posi%il să se distri%uie perioadele de funcţionare a

consumatorilor *n a-a fel *nct acestea să se suprapună ct mai puţin6 diminund puterea de

vrf necesară6 putnd astfel să se reducă dimensiunile -i deci -i costul sistemului. /n genral

puterea de vrf se consideră ca fiind valoarea maimă a puterii consumate la un moment dat6

*n timp ce necesarul de energie se o%ţine *nmulţind puterea fiecărui consumator cu timpul de

funcţionare al acestuia 'ore6 zile6 etc.( -i *nsumnd valorile o%ţinute ale fiecărui consumator

conectat la sistemul fotovoltaic. ,e eemplu6 pentru trei consumatori cu următoarele

caracteristiciC



b Primul consummatorC 2=B funcţionnd timp de 3 ore *n perioada 1=am1pm

b 7l doilea consummatorC 1=B funcţionnd timp de > ore *n perioada 9am5pm

b 7l treilea consummatorC 3=B funcţionnd timp de 2 ore *n perioada 2pm4pm.

7vem un consum zilnic de energie egal cuC

'2=BX3!(\'1=BX>!(\'3=BX2!( ] 2==B!

Pentru determinarea puterii maime de vrf se utilizează o diagramă orarăC

+ig.4.4.1 ,iagrama orară pentru determinarea consumului de vrf.

Se poate o%serva deci că valoarea puterii de vrf este de 4=B6 din toţi cei trei consumatori

funcţionnd concomitent doar cte doi6 dintre care unul este cel de 1=B6 avnd consumul cel

mai mic.



Pentru o estimare mai precisă se poate lua *n considerare -i eficienta celorlalte componente

ale sistemului6 spre eemplu a invertorului6 a acumulatorilor -i a circuitului de distri%iutie.

,easemenea6 pentru a determina cantitatea de energie furnizată de un dispozititv fotovoltaic

este necesar să se cunoască factorii de mediu *n care funcţionează acesta -i anume a%sor%ţia

radiaţiei solare -i temperatura.

Parametrii normali ai unui sistem fotovoltaic reprezintă parametrii de funcţionare ai acestuia

*n condiţiile standard de test 'sau S" ? Standard est "onditions( iar la condiţiile reale

performanţa sistemelor nu coincide *ntotdeauna cu cea o%i-nuită *n condiţiile standard de test6

de-i acestea sunt destul de apropiate de cele reale6 iar puterea de vrf nominală -i astfel

cantitatea de energie produsă poate fi mai mică dect cea calculată la puterea nominală a

sistemului.

"antitatea anuală totală de energie generată de un sistem fotovoltaic se poate estima cu

următoarea ecuaţieC E]PA XXF6 unde PA este puterea nominală a panoului 'sau a sistemului(6

este coeficientul de performanţă a sistemului iar F este valoarea anuală a radiaţiei incidente

totale pe suprafaţa sistemului eprimată *n BDcm2 'sau suprafaţa sistemului(.

adiaţia solară a%sor%ită -i radiaţia incidentă totală au trei componente6 radiaţia directă6

radiaţia difuză6 -i radiaţia reflectată la nivelul solului. +iecare dintre aceste componente



depinde de cantitatea de radiaţie specifică fiecăreia6 de ung!iul de incidenţă al radiaţiei6

determinat de inclinaţia panoului -i de poziţia soarelui6 iar radiaţia directă mai este influenţată

-i de masa atmosferică6 un parametru care reprezintă raportul dintre masa de aer pe care o

traversează efectiv lumina -i masa de aer pe care ar tre%ui să o traverseze dacă soarele sar

situa la deasupra capului.

Pentru estimarea radiaţiei solare a%sor%ite eistă diferite metode de calcul6 care utilizează o

serie de date ca radiaţia solară directă6 radiaţia difuză6 radiaţia reflectată de sol6 care sunt

cunoscute -i eistă su% forma unor %aze de date de tip FIS6 ung!iurile de poziţionare ale

panourilor -i materialul celulelor folosite.

/n practică *nsă6 pentru simplitate6 se folose-te un coeficient de performanţă6 care nu necesită

cuno-tinţe despre eficienţa de conversie fotovoltaică. /n teorie ceficientul de performanţă este

egal cu 1 pentru un sistem care funcţionează constant la condiţiile standard de test. /n practică

energia produsă de un sistem fotovoltaic este mai mică dect cea calculate la puterea

nominală6 c!iar -i la o iradianţă standard de 1===BDm2. n motiv *l constituie temperatura6

care de o%icei este mai mare de 25=" -i care scade eficienţa celulelor. "eilalţi factori sunt

variaţia ung!iulară -i spectrală -i pierderile *n invertoare6 ca%luri6 etc. 8 valoare tipică a

coeficientului de performanţă pentru module mono -i policristaline este de =65.



a sta%ilirea configuraţiei consumatorilor se poate lua *n considerare faptul că funcţionarea

unora dintre ace-tia necesită o alimentare cu curent alternativ *n timp ce a celorlalţi necesită

curent continuu -i deasemenea la sta%ilirea capacităţii sistemului se va lua *n calcul -i

eficienţa dispozitivelor electrice -i electronice ale acestuia. ,e eemplu pentru situaţia

următoareC

a%elul 1. Eemplu de configuraţie a consumatorilor.

Lefiind specificat un program eact de funcţionare a consumatorilor se presupune că ace-tia

pot funcţiona simultan -i deasemenea6 consumul survenit pe timp de noapte este susţinut

eclusiv de acumulatori6 rezultnd următoarele caracteristici de consumC



a%elul 2. "onfiguraţia consumatorilor considernd perioada de funcţionare 'ziDnoapte( a acestora.

,atorită celor două dispozitive a căror funcţionare survine mai rar6 pentru consumul mediu se

consideră o perioadă săptămnală6 iar consumul mediu zilnic se o%ţine pe %aza consumului

mediu săptămnal '3>35BD(. ,e asemenea6 pentru sta%ilirea consumului maim de curent

continuu6 *n cazul pompei se consideră ca maim consumul din timpul pornirii6 acesta fiind

mai mare '07X12N]2B( dect consumul o%i-nuit de 5=B al acesteia. "unoscnduse

eficienţa invertorului 9=<6 eficienţa acumulatorilor 5<6 eficienţa circuitului de distri%uţie

95< -i defalcnd consumul conform perioadei din zi *n care survine6 adicăC

b "urent continuu pe timp de ziC 1==B! 'furnizat de modulul fotovoltaic(.

b "urent continuu pe timp de noapteC 35B! 'furnizat de acumulatori(.



b "urent alternativ pe timp de ziC 49269B! '225=\12==(D 'furnizat de modulul fotovoltaic

prin invertor(.

b "urent alternativ pe timp de noapteC 55B! 'furnizat de acumlatori(.

Lecesarul de energie pentru care tre%uie dimensionate panourile se o%ţine după cum

urmeazăC

b c. continuu pe timp de ziC 1==B!D=695]1=563B!

b c.continuu pe timp de noapteC 35B!D'=65X=695(]52063B!6 unde =65 -i =695 reprezintă

eficienţa acumulatorilor -i respectivă circuitului de distri%uţie.

b c.alternativ pe timp de ziC 49269D'=69=X=695( ]50B!6 unde =69= -i =695 sunt eficienţele

invertorului -i a circuitului de distri%uţie.

b c.alternativ pe timp de noapteC 55'=65X=69=X=695(]>56>B!6 unde =65 -i =69= -i =695 sunt

eficienţele acumulatorilor6 a invertorului -i a circuitului de distri%uţie fiind egal cu

1=563\52063\>56>\5065]129369)!Dzi *n timp ce valoarea estimată iniţial era de

1==\35\49269\55]1=2269B!Dzi.

ezultă deci că necesarul real de consum este cu 21B!6 adică aproimativ 2<6 mai mare

dect cel estimat iniţial iar acest lucru tre%uie avut *n vedere la momentul dimensionării

panourilor.



8 metodă de a cacaracteriza fia%ilitatea sistemelor energetice6 care poate fi aplicată

inclusiv generatoarelor fotovoltaice6 este cuantificarea pro%a%ilităţii de *ntrerupere a furnizării

energiei 'sau P6 ossofoad Pro%a%ilit;( -i reprezintă pro%a%ilitatea ca energia produsă

de un sistem energetic la un moemnt dat sau pentru o anumită perioadă de timp să fie

insuficientă pentru a susţine consumul. Pentru sistemele fotovoltaice această pro%a%ilitate se

define-te ca fiind raportul dintre deficitul -i necesarul de energie att *n ceea ce prive-te

consumul instantaneu ct -i cel desfă-urat pe o anumită perioadă de timp. /n cazul energiei

solare6 din cauza variaţiei radiaţiei luminoase acest raport este *ntotdeauna mai mare ca =6

c!iar -i pentru un sistem considerat fia%il.

8rice sistem fotovoltaic este considerat a fi format din două su%sisteme care tre%uie

dimensionate6 primul fiind constituit din panourile fotovoltaice6 numit -i generator -i al doilea

format din sitemul de stocare numit -i acumulator. 7stfel6 capacitatea panourilor " F se

define-te ca raportul dintre cantitatea medie de energie produsă -i consumul mediu zilnic.

"apacitatea de stocare "S reprezintă raportul dintre cantitatea maimă de energie care poate fi

furnizată de acumulator -i consumul mediu de energie.



7stfel "F] 'm7 H z (D6 iar "S]"D6 unde 7 este suprafaţa panourilor fotovoltaice6 m este

eficienta acestora6 H z reprezintă media iradiaţiei zilnice pe suprafaţa panourilor6 este

consumul mediu de energie6 iar " capacitatea utilă a acumulatorului.

+ia%ilitatea unui sistem fotovoltaic reprezintă procentaul din necesarul de consum asigurat

de sistem6 *n timp ce pro%a%ilitatea de *ntrerupere a furnizării este procentaul din consumul

mediu pentru o anumită perioadă de timp6 care nu a putut fi satisfăcut6 fiind deci inversul

fia%ilităţii.

Este evident că odată cu cre-terea capacităţii sistemului cre-te -i fia%ilitatea acestuia *nsă *n

acela-i timp cresc -i costurile. "onfigurarea sistemului fotovoltaic constă *n alegerea celui

mai %un compromis *ntre costuri -i fia%ilitate6 de multe ori fia%ilitatea fiind o cerinţă

implicită6 pro%lema rezidă *n găsirea unor valori optime pentru capacitatea energetică a

panourilor -i aceea a sistemului de stocare *n a-a fel *nct costurile să fie minime. /n plus6 din

cauza faptului că energia produsă de panouri6 "F6 depinde de condiţiile meteo6 capacitatea

aceluia-i sistem poate fi semnificativă *ntr?o anumită locaţie sau redusă *ntro locaţie diferită.

/n cazul *n care eistă o medie pe termen lung a radiaţiei zilnice relaţia pentru determinarea



capacităţii generatorului "F devine "F] 'm7 H z (D6 unde H z este media iradiaţiei

zilnice a panourilor eprimată *n B!Dm2. /n această situaţie "F se define-te ca raportul dintre

media cantităţii de energie furnizată de generator *n luna cu cea mai sla%ă radiaţie solară -i

consumul mediu.

+iecare punct al planului "F"S reprezintă o configuraţie a sistemului fotovoltaic. 7cest lucru

permite trasarea fia%ilităţii6 cur%a fiind loci a tuturor punctelor care corespund aceleia-i valori

a P 'pro%a%ilităţi de *ntrerupere a furnizării(. ,in acest motiv acest tip de cur%ă se nume-te

cur%ă de isofia%ilitate. /n graficul 4.4.2 este reprezentată o cur%ă reprezentnd o P egală cu

=6=1.

+ig.4.4.2 "ur%a P pentru P]=6=1 -i cur%a costului unui sistem fotovoltaic



,in defini ia rela iilor pentruț ț C G iș

C s reiese faptul că acest grafic este

independent de consum i depinde numai de condi iile meteo i de luminozitate. "ur%iș ț ș

isofia%ilitaţii este aproape o !iper%olă avnd asimptotele paralele cu aele i ;. Pentru oș

anumită valoare a P cur%a costului6 reprezentată de linia punctată corecpunzătoare cur%ei

de isofia%ilitate aproimează o para%olă a cărui minim reprezintă solu ia optimă pentruț

dimensionarea su%sistemelor generator i acumulator.ș

"ur%a P reprezintă perec!i de valori C G iș C s care conduc la aceea i valoareș

a P ceea ce *nseamnă de eemplu că pentru perec!ea '"sG "g( ] '2G 161( solu ia propusăț

este o% inută utiliznd un generator mai puternic i o capacitate de stocare redusă. Similar6ț ș

pentru aceea i valoare a fia%ilităţii perec!ea '"sG "g( ] '9G =60( reprezintă un generator deș

capacitate scăzută i un sistem de stocare avnd o capacitate mare6 iar configura ia optimă aș ț

sistemului este *n puctul '"sG "g( ] '65G =602( care reprezintă costul minim al sistemului.

/n practică eistă numeroase metode de a sta%ili rela ia dintreț C G C

s i P6ș

maoritatea fiind metode numerice care utilizează ecua ii care descriu func ionarea sistemuluiț ț

fotovoltaic.



8 metodă recentă de estimare a cur%ei P care se %azează pe studiul detaliat a

cerin elor minime de stocare i pe analiza cur%elor de capacitate6 a demonstrat importan aț ș ț

utilizării măsurătorilor zilnice a radia iei solare *n locul valorilo medii lunare. 8 altă metodăț

folose te pentru a genera o cur%ă a capacită ii generatorului fotovoltaic un algoritm %azat peș ț

re ele neuronale6 care utilizează valorileț C

s P i indicele zilnic al radia iei solare.ș ț

,upă trasarea cur%elor P este doarte simplu de sta%ilit6 *n func ie de valoarea Pț

dorită6 att configura ia su%sistemului de panouri solare pe %aza capacită ii necesare aț ț

generatorului ' C G ( ct i capacitatea acumulatorului 'ș C s ( rezultnd astfel un sistem

fotovoltaic optim pentru un necesar de consum dat.

,e asemenea la dimensiunea sistemului tre%uie avut *n vedere faptul că acesta tre%uie

să susţină necesarul de energie consumată *n decursul unei anumite perioade dar *n acela iș

timp este necesar ca acesta să asigure i consumul de vrf *n condi iile *n care cantitatea deș ț

enrgie generată de sistem este *ntro strnsă dependen ă de condiţiile de mediu6 astfel *nct deț

eemplu6 *ntro zi a lunii decem%rie cantitatea de enrgie produsă *n condi iile unei radia iiț ț

luminoase medii de 1615AB!Dm2Dzi este semnificativ mai scăzută dect *n cazul unei zile a



lunii iulie cnd radia ia luminoasă zilnică atinge maimul de 5655AB!Dmț 2Dzi6 diferen a fiindț

de aproimativ >=< 'conform L7S7 surface meteorolog; pentru 456099 lat L i 2365 long.ș

E6 adică pentru zona @ra ov(6 radia ia medie anuală fiind de 363A)!Dmș ț 2Dzi. 7stfel dacă ciclul

normal de *ncărcareDdescărcare a acumulatorilor este de o%icei de 24 de ore ace tia fiindș

*ncaărca i *n timpul zilei pentru a se putea sus ine -i consumul nocturn rezultă că un sistemț ț

dimensionat pentru a fi via%il spre eemplu pe timpul iernii va produce *n timpul lunilor de

vară un surplus semnificativ de energie6 *n condi iile *n care cazurile cnd aceasta va fiț

stocată pentru utilizare pe timpul iernii sunt rare i impractice.ș

Situa iile *n care sunt via%ile estimările efectuate pentru perioadele anuale suntț

cazurile *n care energia produsă de sistemul fotovoltaic este utilizată *n re eaua de distri%u ie.ț ț

,eci dacă pentru dimensionarea sistemelor izolate se iau *n considerare perioade lungi

de timp i media radia iei solare corespunzătoare acestora6 pot apărea sita ii *n care energiaș ț ț

produsă va fi mult su% media utilizată *n calcule 'de eemplu pentru luna decem%rie media

radia iei solare de 16>AB!Dzi este mult su% media anuală de 363AB!Dzi( iar *n mod evidentț

sistemul nu va putea asigura consumul de vrf6 nedispunnd de surplusul de energie produs *n

timpul verii. /n asemena cazuri6 pentru sta%ilirea configura iei minime a sistemului esteț

necesar să se ia *n considerare aceste aspecte.



tiliznd pentru determinarea su%sistemului generator6 *n spe ă a suprafe ei necesare aț ț

panourilor *n func ie de radia ia solară6 rela iileț ț ț P

v ]1311B\14B]145>B iș Pm

]129369B!Dzi '162939AB!Dzi( i considernd eficien a panourilor de aproimativ 14<6 seș ț

determină suprafa a necesară a panourilorț Av respectiv Am C

1311 ] '14<(X7XMt 7v ] 1311BD=614X H t i respectivș A

m ]1294B!DziD=614X

H t 6 unde H e iș H t reprezintă radia ia solară incidentă i respectiv media radia ieiț ș ț

solare incidente pentru perioada care este realizat calculul.

,eci6 de eemplu pentru luna decem%rie *n care H t ]16>AB!DziDm2 suprafa aț

necesară a panourilor pentru a asigura 1294B!Dzi este Am ]1294D'=614X1>==(]5613m26 de

unde tiind că suprafa a uzuală a unui panou multicristalin de eficien ă 14< este de 169 mș ț ț 2

rezultă că sunt necesare '5613D169]26( adică 3 panouri. Pe de altă parte6 *n luna iunie6 cnd



H t ]565ABDm2 Dzi avem Am ]1294B!DziD'=614X55==(]160> m2 6 ceea ce *nseamnă că *n

luna iunie6 pentru producerea unei cantită i similare de energie este suficient un singur panou.ț

Pentru cazul analizat6 din cei 1294 B!Dzi consuma i zilnic 0>16AB! sunt necesari peț

timp de zi6 iar restul de 01261B! produ i *n timpul zilei nefiind necesari imediat6 vor fiș

utiliza i pentru *ncărcarea acumulatorilor i vor sus ine asfel consumul nocturn. "onsiderndț ș ț

astfel un ciclu de func ionare zilnic va fi nevoie de o capacitate minimă a acumulatorilor deț

01261B!6 ec!ivalentul consumului pe timpul nop ii. 7vnd *n vedere faptul că solu ia careț ț

include trei panouri solare reprezintă varianta superioară asigurnd consumul integral c!iar iș

pentru perioada de iarnă6 pentru a reprezenta func ionarea anuală defalcată lunar a unuiț

sistem configurat pentru consumul zilnic de 1294 B!Dzi6 adică pentru un consum anual de

1294X305]42631AB!6 se consideră un sistem alcătuit din două panouri solare.

,in rela iaț Pm ]7 H t Pm ] H t X=614X36>m2] H t X=6536 unde =614 este

eficen a panourilor iar 36>mț 2 suprafa a acestora se dezvoltă următorul ta%elCț

I7L +E@ &7 7P &7I IL I 7F SEP 8" L8N ,E"

=653X1640

=653X262

=653X3632

=653X46=1

=653X4694

=653X564=

=653X5655

=653X56=

=653X3602

=653X264>

=653X1651

=653X1615

=63:BDzi

162=3:B!Dzi

1659:B!Dzi

2612=:B!Dzi

2601>:B!Dzi

26>02:B!Dzi

26941:B!Dzi

260>:B!Dzi

1691>:B!Dzi

16214:B!Dzi

=6>==:B!Dzi

=60=9:B!Dzi

=6521:B!Dzi

=6=91:B!Dzi

\=6405:B!Dzi

\=6>20:B!Dzi

\16324:B!Dzi

\1650>:B!Dzi

\1604:B!Dzi

\16393:B!Dzi

\=6024:B!Dzi

=6=>=:B!Dzi

=6494:B!Dzi

=60>4:B!Dzi

1061:B!Dlun

263:B!Dlună

1464:B!Dlună

\246:B!Dlună

\41:B!Dlună

\4:B!Dlun

\51:B!Dlună

\4261:B!Dlună

\1>6:B!Dlun

264>:B!Dlună

146>:B!Dlună

2162:B!Dlună



ă ă ă

Se poate o%serva deci6 comform valorilor de pe ultimul rnd6 care reprezintă diferen aț

dintre cantitatea de energie produsă *n decursul *ntregii luni 'de eemplu pentru luna ianuarie

=63AB!Dzi X31 zile ] 23690AB!Dlună( -i necesarul lunar de energie '16294AB!Dzi X 31zile

] 4=611AB!Dlună(6 'deci 23690AB!Dluna 4=611AB!Dlună ] 10615AB!Dlună(6 ca pe perioada

lunilor de iarna energia produsă este insuficientă consumul tre%uind să fie compensat prin

utilizarea unui sistem care să stoc!eze o cantitate suficientă din surplusul de energie generată

*n perioada de vară. /nsumnd separat valorile lunare pentru lunile cu deficit energetic

respective pentru cele cu surplus de energie o%ţinem deficitul total de energie din perioada

lunilor de iarna de 5>AB! *n timp ce surplusul de energie a perioadei de vară este de

23>69AB!6 putnd deci să acopere cu success deficitul de 5>AB!. Naloarea acestui deficit

reprezintă totodată capacitatea necesară a sistemului de stocare pentru a se putea acoperi

perioada de iarnă6 diferenţa de 1>=69AB! '23>69AB! 5>AB!( fiind un surplus anual de

energie care poate fi utilizat sau furnizat reţelei de distri%uţie.



7celea-i valori puteau fi o%ţinute printrun calcul efectuat pentru o perioadă de un an ' Pn

]X7X H z ]=614X36>X364ABDziX305]05AB!Dan( de unde 05AB! 42AB! 'energia

necesară( ] 1>5AB!6 adică aproimativ cei 1>=69AB!6 ineactitatea provenind din toleranţa

calculelor.

,efalcarea lunară este *nsă necesară pentru a se putea sta%ilii cu eactitate deficitul lunilor de

iarnă pentru dimensionarea eactă a sistemului de stocare.

/n cazul sistemului minimal6 cu un singur panou6 se poate o%serva din relaţia pn]X7X H z

] =614X169X364ABDziX305 ] 33=61 AB! ca energia produsă anual '33=61AB!( este

insufiecientă pentru a acoperi consumul '42AB!(. ,e-i *n unele luni de vară poate fi

asigurat consumul zilnic6 totu-i nu se produce energie suficientă pentru a compensa deficitul

din perioada de iarnă.



+. PRODUCIA DE SERIE 9I REDUCEREA COSTURILOR SISTE4ELOR F.V.

+.1. Co#u% nor!a%i,a# a% energiei

"ostul normalizat al energiei reprezintă raportul dintre costurile unui sistem de

producere a energiei care include costurile de instalare -i costurile de operare -i mentenanţă

pe *ntreaga durată de viaţa a sistemului6 -i electricitatea generată de sistem *n timpul *ntregii

sale perioade operaţionale6 -i este eprimat *n cenţiD)aţiora 'cDB!(. /n cazul energiei solare

calculul "LE este influenţat de costul sistemului instalat6 costurile de operare -i mentenanţă6

climatul local -i cantitatea radiaţiei solare6 orientarea panourilor6 termenii de finanţare6 durata

de viaţa a sistemului -i politica de impozitare6 etc. 7stfel6 estimarea "LE *n cazul sistemelor

fotovoltaice prezintă variaţii su%stanţiale6 depinznd de aceste varia%ile. ,in cauza faptului că



energia solară este un factor varia%il important6 "LE se calculează *n mai multe locaţii. ,e

eemplu6 pentru S76 fără a se lua *n considerare su%venţiile6 pentru sistemele rezidenţiale

"LE se situează *ntre =622QDB! 'P!oeni( -i =62>QDB! 'Le) JorA(6 pentru sistemele

comerciale este =625QDB! 'P!oeni( -i =634QDB! 'Le) JorA( iar pentru centralele

fotovoltaice este *ntre =61>QDB! 'P!oeni( -i =624QDB! 'Le) JorA(.

Fig.+.1.1. CNE pen#ru i#e!e%e )o#o(o%#aice in SUA 7n regiunea P-oeni:; repec#i( Ne6 2or<.

a calculul acestor "LE sau utilizat caracteristicile panourilor %azate pe siliciu

monocristalin6 sistemele rezidenţiale sau considerat a avea montura fiă -i fiind orientate

spre sud. Sistemele comerciale sau considerat a fi o com%inaţie *ntre a-ezarea orizontală -i

poziţionarea la o *nclinaţie fiă6 iar *n cazul parcurilor fotovoltaice se consideră utilizarea

unui sistem automat de orientare *n funcţie de poziţia soarelui. Sistemele rezidenţiale -i



comerciale sunt presupuse ca aparţinnd propietarului locaţiei instalării -i ca fiind utilizate de

către acesta6 iar parcurile fotovoltaice se consideră ca fiind deţinute de către un producător

independent de energie căruia i se impozitează veniturile realizate din comercializarea

energiei.

8 parte din parametrii utilizaţi la calculul costului normalizat al energiei se regăsesc

*n ta%elul din figura 5.1.2.

+ig.5.1.2. Parametrii componentelor de cost utilizaţi la calculul costului normalizat al energiei.



Pentru a realiza o analiză completă a costurilor implicate *n producţia sistemelor

fotovoltaice este necesar să avem *n vedere caracteristicile specifice fiecăruia dintre

su%sistemele principale care intră *n componenţa acestora6 modulele fotovoltaice6 sistemele

electrice -i electronice de transformare a energiei electrice -i alte componente care generează

costuri necesare realizării unui sistem fotovoltaic6 care generează costuri6 ca de eemplu

elementele mecanice de susţinere6 ca%larea6 ec!ipamente de monitorizare6 instalarea6

manopera sau proiectarea sistemului. ,intre toţi ace-ti factori *nsă6 o pondere maoră *n

reducerea -i amortizarea costurilor -i *n performanţa unui sistem fotovoltaic o are eficienţa

modulelor -i a celulelor fotovoltaice. 8dată cu maturizarea te!nologiei fotovoltaice costurile

de producţie au scăzut semnificativ datorită inovaţiilor te!nologice6 a *m%unătăţirii proceselor

de fa%ricaţie dar -i a unei dezvoltări a pieţei care a dus la cre-terea producţiei. oţi ace-ti

factori au contri%uit la un trend descendent al costurilor *n industria energiei fotovoltaice.

/nainte *nsă ca *m%unătăţirile te!nologice survenite la nivel de cercetare să fie aplicate

comercial tre%uie depă-ite unele pro%leme legate de integrarea acestora *n procesul de

fa%ricaţie *n a-a fel *nct să fie via%ile din punct de vedere economic. 7stfel6 unele te!nici de

cre-tere a eficienţei celulelor sunt prea costisitoare pentru a fi implementate la nivel

comercial. ,in această cauză6 modulele comerciale prezintă un decala att *n timp ct -i ca



performanţă faţă de ultimele *m%unătăţiri te!nice6 de multe ori implementarea acestora

făcnduse cu unele compromisuri tocmai pentru a se diminua costurile producţiei.

&odulele fotovoltaice au urmat un %inecunoscut trend de scădere a costurilor. ,in

anul 190 preţul modulelor a scăzut cu circa 2=< la fiecare du%lare a producţiei glo%ale6

rezultnd o diminuare de aproimativ 95<6 pnă la =60=QD)att *n anul 2=1=. ,e la apariţia

acestora6 preţul modulelor fotovoltaice a reflectat avansul te!nologic continuu -i

perfecţionarea proceselor de fa%ricaţie6 fiind *nsă influenţat -i de unele tendinţe pe termen

scurt dictate de dinamica pieţei. /n acela-i timp cu maturizarea te!nologiei6 unităţile de

producţie -iau mărit eficeinţa -i odată cu aceasta -i capacitatea de producţie. /n perioada

19>=2==1 cre-terea capacităţii de producţie a fost factorul cu cea mai mare pondere *n

scăderea costurilor. Pe măsură ce capacitatea de producţie anuală a fa%ricanţilor a crescut de

la cteva sute de Ailo)aţi la ordinul sutelor de mega)aţi6 ec!ipamentele -i materia primă au

fost ac!iziţionate *n cantităţi din ce *n ce mai mari6 deci cu costuri din ce *n ce mai mici.

n eemplu de fluctuaţie pe termen scrut a preţului modulelor fotovoltaice este

perioada 2==52==> cnd acesta a avut o cre-tere determinată pe de o parte de o piaţă

caracterizată de insuficienţa furnizorilor6 iar pe de altă parte de preţul ridicat al materiilor

prime6 *n special al siliciului policristalin. n astfel de nivel ridicat al preţurilor a dus la o



cre-tere a investiţiilor *n industria siliciului policristalin fapt care a determinat mărirea

capacităţilor de producţie. otu-i6 pnă *n anul 2=1= toate aceste mecanisme de piaţă au reu-it

să readucă preţul modulelor la trendul normal de scădere *nregistrat pe termen lung. "osturile

de producţie ale modulelor variază att *n funcţie de te!nologia utilizată6 ct -i *n funcţie de

producător. elativ la cifrele *nregistrate *n 2=1=6 *n anul următor sa constatat o

*m%unătăţire semnificativă att a preţului ct -i a performanţelor modulelor fotovoltaice.

7stfel6 *n prima umătate a lui 2=11 preţul modulelor6 pentru unele te!nologii era *n ur de

165QDB. ,e asemenea6 *n acest an au avut loc -i unele mici *m%unătăţiri ale eficienţei

modulelor %azate pe siliciu cristalin si pe te!nologia #t!infilm$. "osturile sistemelor

fotovoltaice instalate include att preţul moduelor -i a componentelor electronice ct -i preţul

celorlalte su%ansam%le conee -i costurile legate de instalare. /n graficul 5.1.3. este

prezentată o statistică privind costurile pe care le implică un sistem fotovoltaic instalat6

realizată la nivelul anului 2=12 *n S76 *n care se evidenţiază ponderea fiecărui factor care

determină aceste costuri6 pentru trei tipuri de sisteme fotovoltaice6 rezidenţial6 comercial -i

utilitar6 *n cazul utilizării te!nologiei %azată pe siliciu monocristal.



+ig 5.1.3. +actorii care determină costul unui s;stem fotovoltaic -i ponderea acestora *n costul totaleprimat *n QDB.

Sistemele rezidenţiale au cele mai ridicate costuri6 situate la o valoare *n ur de 0QDB

la nivelul anului 2=1=. 7cest lucru se datorează canalelor de distri%uţie -i preţurilor ridicate

de ac!iziţie -i instalare la nivelul clientului.

Sistemele comerciale6 de dimensiuni medii6 pot avea o putere instalată de la cteva

zeci de Ailo)aţi la cţiva mega)aţi. ,e-i sunt mai ample dect sistemele rezidenţiale nu sunt

totu-i suficient de mari pentru a %eneficia de avantaele de preţ care eistă *n cazul ac!iziţiei

componentelor -i a manoperei *n cantităţi mari. ,upă cum reiese din figura 5.1.3 preţul unui

sistem fotovoltaic de dimensiuni medii se situa *n anul 2=1= *n urul a 5QDB6 fiind cu

aproimativ 2=< mai mic faţă de costul unui sistem residential.



Sistemele de mari dimensiuni utilizate ca centrale fotovoltaice6 au cel mai scăzut nivel

al costurilor6 *n ur de 4QDB *n 2=1=6 fapt care se datorează avantaelor ce decurg din aceea că

sunt proiecte de anvergură -i %eneficiază de avantae la livrarea materialelor -i

componentelor6 la utilizarea forţei de muncă6 la finanţare6 etc.

+." Reducerea co#uri%or i#e!e%or )o#o(o%#aice

"ostul per)att al unui sistem fotovoltaic este direct proporţional cu valoarea totală a

sistemului instalat -i invers proporţional cu eficienţa acestuia. /n consecinţă6 costul per)att

poate fi redus prin scăderea preţurilor sistemelor instalate sau prin cre-terea eficienţei. "ostul

total al sistemului instalat poate fi redus prin reducerea costurilor unuia sau mai multor din

cele trei su%sitemeC modulele fotovoltaice6 dispozitivele electronice 'invertoare6 etc.( sau a

componentelor conee. Eficienţa sistemului poate fi crescută prin cre-terea eficienţei

conversiei energiei solare a modulelor -iDsau crescnd eficienţa sistemelor integrate 'care

include dispozitivele electronice sau pierderile care apar *n ca%larea sistemului(.

"ostul total al sistemului instalat -i eficienţa acestuia sunt strns correlate. ,e

eemplu modulele cu eficienţă ridicată pot fi mai scumpe dect cele cu eficienţa mai scăzută

dar totu-i *n cazul sistemelor cu eficienţă ridicată6 datorită randamentului mai %un6 prin



raportarea la acesta6 pot scădea costurile legate de ec!ipamentele conee6 adică a preţului per

)att a dispozitivelor electronice -i a componetelor conee. Este important să se ia *n

considerare aceste aspecte odată cu *nţelegerea faptului că eistă o serie de căi *n ceea ce

prive-te configurarea sistemelor p!otovoltaice 'de eemplu utizarea de module lo)cost cu

eficienţă mai scăzută faţă de module cu eficienţă ridicată6 mai costisitoare( pentru reducerea

costurilor totale ale sistemelor instalate.

+.' Reducerea co#uri%or !odu%e%or

Scăderea su%stanţială a preţurilor modulelor fotovoltaice care a avut loc *n ultimele

două decenii sa datorat *n principal reducerii costurilor materialelor -i a costurilor de

fa%ricaţie -i de livrare. &aterialul activ semiconductor este o componentă compleă -i

costisitoare a modulelor fotovoltaice6 avnd o pondere de circa 0=< *n preţul modulelor

%azate pe siliciu cristalin -i *ntre ><22< *n preţul modulelor %azate pe telurida de cadmiu

sau pe selenida cupruindiugaliu '"IFS(. "osturile cu materia primă *n cazul modulelor cSi

pot fi reduse prin realizarea unor )afere mai su%ţiri6 prin minimizarea pierderilor *n timpul

prelucrării )aferelor6 *m%unătăţind capacitatea de recilare a de-eurilor din siliciu policristalin



-i prin introducerea unor metode lo)cost de purificare a materiei prime. /nlocuirea siliciului

policristalin cu te!nologii ca #t!infilm$ sau "PN 'te!nica concentrării radiaţiei luminoase(

constituie alte potenţiale metode de reducere a costurilor materialelor semiconductoare.

otu-i6 de-i aceste te!nologii utilizează mai puţin material semiconductor dect *n cazul

siliciului policristalin marialele folosite pot fi rare -i mai scumpe. tiliznd aceste materiale

*ntrun mod mai eficient6 sau identificarea unor su%stituenţi mai ieftini6 disponi%ili *n cantităţi

mari6 nontoici -i recicla%ili vor conduce la diminuarea costurilor legate de materialul activ

semiconductor.

,easemenea6 este important ca furnizarea materialelor să se menţină la un nivel

suficient6 care să acopere cererea din moment ce sincopele *n aprovizionare pot duce la

cre-terea semnificativă a preţurilor. Spre eemplu *n 2==2==> cnd cererea de siliciu

policristalin a depă-it disponi%ilul de pe piaţă6 preţurile au crescut de la 5=Q0=QDAilogram

pnă la 15=QDAilogram iar la vnzarea spot depă-eau 5==QDAg 'conform &e!ta 2=1=(.

8 altă componentă importantă a costului modulelor pe %ază de siliciu 'cSi( o

constituie realizarea contactelor electrice de pe am%ele feţe ale celulei. Producătorii fac

eforturi pentru a diminua costurile acestor materiale fără să afecteze performanţa modulelor.



&aterialele pentru *ncapsularea modulelor cum ar fi sticla6 adezivii pentru

*m%inarea celulelor -i a straturilor modulului6 ramele -i garniturile de etansare pot adăuga

costuri suplimentare semnificative -i constituie o pondere maoră a costului modulului *n

cazul te!nologiei #t!infilm.$ Scăderea costurilor se poate o%ţine prin depunerea materialului

semiconductor pe su%straturi mai u-oare -i mai su%ţiri dect sticla -i prin inlocurirea ramei -i

a panourilor din sticlă cu materaile izolatoare flei%ile. Producătorii sunt nevoiţi din nou să

ec!ili%reze avantaele utilizării unor materiale mai ieftine cu compromis asupra performanţei

-i fia%ilităţii modulelor. 7lte materiale care pot fi avute *n vedere sunt cele folosite la

garniturile de etan-are la dispozitivele de monta6 la interconectarea celulelor6 etc.

Producătorii mai pot de asemenea să o%ţină o reducere a costurilor cu material primă -i

materialele printro integrare verticală a producţiei care va reduce epunerea la condiţiile

insta%ile ale pieţei.

+.* Cre=#erea e)icien$ei !odu%e%or )o#o(o%#aice

"re-terea eficienţei constituie a doua strategie maoră de reducere a costurilor per

)att a modulelor. Pentru aproape fiecare te!nologie de realizare a celulelor fotovoltaice au

avut loc *m%unătăţiri consistente iar eficienţa modulelor a urmat acest trend6 de-i cu o



oarecare *ntrziere. Este de a-teptat ca această tendinţă să continue6 datorită rezultatelor

cercetării -i dezvoltării care au dus la cre-terea eficienţei celulelor -i la *m%unătăţirea

te!nologiilor de fa%ricaţie ridicnd eficienţa modulelor comerciale aproape de nivelul o%ţinut

*n la%orator. 8dată cu apropierea te!nologiilor monoonctiune de limita teoretică a eficienţei

'imita Sc!ocAle; ueisser( materialelor semiconductoare acestea se apropie -i de limita

pnă la care este posi%ilă reducerea costurilor prin cre-terea eficienţei -i va fi nevoie de

găsirea altor soluţii pentru continuarea scăderii costurilor. /n orice caz eistă *ncă spaţiu

sufficient pentru cre-terea eficienţei multor te!nologii fotovoltaice.

+ig.5.4.1. Eficienţa maima teoretică6 eficienţa o%ţinută *n la%orator -i eficienţa modulelor comerciale pentru principalele te!nologii fotovoltaice la nivelul anului 2=1=.



Este necesar un efort susţinut pentru cre-terea eficienţei celulelor la nivel de la%orator

-i pentru transferul te!nologiilor astfel dezvoltate către utilizarea comercială. Eistă cteva

etape care tre%uiesc urmate pnă la implementarea la nivel comercial a unor te!nologii noiC

realizarea unui dispozitiv demonstrativ6 realizarea unui prototip6 dezvoltarea procedeului de

fa%ricaţie -i al produsului6 implementarea sistemului -i utilizarea comercială. 7stfel6 pentru

te!nologiile %azate pe siliciu cristalin eistă o %ază su%stanţială de date -tiinţifice6 *n mare

măsură datorată cercetării -i dezvoltării circuitelor integrate6 *nsă pentru celelalte te!nologii

fotovoltaice cu potenţial o astfel de %ază -tiinţifică este *ncă *n curs de dezvoltare. 7cest

avanta al te!nologiilor %azate pe siliciu cristalin se referă la material6 interfeţe 'contacte6

suprafeţe de contact(6 la procesele prin care se realizează dispozitivele fotovoltaice6 la

realizarea de dispozitive stratificate avansate6 la mărirea dimensiunilor dispozitivelor de la

ordinul centimetrilor la ordinul metrilor pătraţi.

+.+ >!5un&#&$irea procee%or de )a5rica$ie

/m%unătăţirea proceseului de fa%ricaţie provine din eficienţa producţiei de masă -i din

strategiile de reducere a manoperei6 similar oricărui process de producţie. /n plus6 procesele

*m%unătăţite de producţie minimizată pierderile care apar *n timpul tranziţiei te!nologiilor de



la nivelul de cercetare la producţia de masă -i la nivel comercial. "osturile datorate

ec!ipamentelor de producţie sunt eprimate *n dolari per capacitatea anuală de producţie

'care *n cazul sistemelor fotovoltaice este eprimată *n )aţi( -i pot fi deduse ca -i c!eltuieli

din capitalul de investiţii. Loile facilităţi de producţie sunt dezvoltate cu costuri de 1Q2QDB.

,atorită deprecierii *n timp a ec!ipamentelor6 ponderea c!etuielilor de investiţii *n costul

modulelor este de aproimativ 1D din costurile per)at ale capitalului de investiţii. ,e

eemplu un nivel al capitalului de investiţii de 164QD)att va adăuga aproimativ =62QDB la

costul modulelor. Eistă deasemenea costuri adiţionale legate de costul capitalului la care are

acces producătorul -i de mentenanţa ec!ipamentelor. Structura costurilor de producţie e

influenţată de o serie de factori printre care regăsim viteza6 randamentul6 manopera -i costul

energiei. "re-terea vitezei de fa%ricaţie determină o producţie ridicată o%ţinnduse astfel

scăderea costurilor per )att6 inclusiv a costurilor provenite din investiţii6 *nsă de multe ori

această cre-tere vine cu un compromis faţă de alţi parametrii ca randamentul6 eficienţa

celulei6 sau costul materialelor. Niteza de producţie poate fi *m%unătăţită prin măsuri ca

depunerea de material la o rată crescută6 pentru te!nologia #t!in film$ cre-terea dimensiunilor

camerei de reacţie -i realizarea de cuptoare de dimensiuni mari care pot procesa mai multe

su%straturi concomitent.



"re-terea randamentului a proporţiei din produsul finit care respectă specificaţiile

comerciale este o altă metodă de cre-tere a cantităţii produse -i de reducere a costurilor per

)att. iniile de producţie *n te!nologia siliciu cristalin au un randament de cel puţin 93<.

otu-i6 randamentul poate varia semnificativ depinznd de calitatea materiei prime6 a

materialelor6 -i de standardul minim de calitate sta%ilit pentru produsul finit6 de eemplu a

eficienţei celulelor. 8 variaţie mare a eficienţei celulelor va conduce ulterior la pierderi

inaccepta%ile *n momentul asam%lării acestora *n module. ,atorită scăderii preţurilor la

siliciu policristalin sa diminuat -i folosirea siliciului reciclat *n operaţia de turnare6 crescnd

astfel calitatea materialelor eistente pe piaţă. &omentul *n care6 *n cadrul procesului de

fa%ricaţie6 sunt identificate componentele defecte este deasemenea critic. "omponentele

defecte care nu sunt identificate dect la sfr-itul procesului de fa%ricaţie determină o cre-tere

a costurilor mult mai amplă dect dacă ar fi fost identificate la *nceputul sau la milocul

procesului de fa%ricaţie.

educerea manoperei -i a consumului de energie duce deasemenea la o scădere a

costurilor. "osturile determinate de forţa de muncă depend de maturitatea procedeelor de

fa%ricaţie -i de valoarea forţei de muncă. "osturile legate de forţa de muncă vor urma un



trend descendent odată cu maturiziarea te!nologiei si pe măsură ce fa%ricile devin din ce *n

ce mai automatizate.

"onsumul de energie poate fi redus prin implementarea anumitor strategii care includ

printre altele te!nici mai rapide de procesare6 desfă-urarea proceselor la temperaturi mai

scăzute sau *nlocuirea procedeelor care se desfă-oară *n vid cu unele care pot avea loc *n

condiţii o%i-nuite. 7cest gen de *m%unătăţiri au condus la scăderea perioadei de recuperare a

energiei 'adică a perioadei care tre%uie să funcţioneze un sistem fotovoltaic pentru a produce

energia consumată la fa%ricarea sa( la aproimativ 13 ani.ransferul rapid -i efficient al

inovaţiilor te!nologice de la nivel de cercetare la nivel commercial este de asemenea critic.

Printre strategiile de fa%ricaţie potenţiale care pot determina cre-terea producţiei -i

scăderea costurilor merită amintite6 de eemplu6 producerea modulelor #t!infilm$ prin

te!nologia #rolltoroll$6 utilizarea te!nologiei depunerii de plasmă la *naltă frecvenţă sau

curăţirea cu lic!id la presiune atmosferică.

+.? Direc$ii de cerce#are =i de,(o%#are

&ulte dintre pro%lemele de performanţă -i fia%ilitate a dispozitivelor fotovoltaice apar

la nivelul interfeţelor6 adică la oncţiunile dispozitivelor6 la contractele metalice de pe



suprafaţa celulei6 sau la straturile adiţionale care modifică comportamentul despozitivului 'de

eemplu stratul antinefleiv(. Printre pro%lemele critice care apar la aceste interfeţe se

numără recom%inarea purtătorilor de sarcină *n regiunea oncţiunii celulelor cu eficienţă

ridicată6 contactele sla%e nono!mice -i insta%ilitatea la condiţii de *ncărcare mare a

materialelor semiconductoare de tip #p$ cum este telurida de cadmiu '"de(6 proprietăţile

fizicoc!imice -i sta%ilitatea la limitele granulaţiei *n cazul semiconductorilor multicristalini6

materialele termice -i pentru *ncapsulare sau numeroasele suprafeţe de contact care rezultă

din utilizarea a diferite materiale care răspund la diferite zone ale spectrului *n celulele

multionctiune. 7stfel e nevoie de cre-terea nivelului de cuno-tinţe *n ceea ce prive-te

interfeţele6 sau suprafeţele de contact *ntre materiale6 eistente *ntrun dispozitiv fotovoltaice.

,e-i pnă *n prezent maoritatea studiilor sau făcut empiric6 eistă posi%ilitatea de a se

utiliza miloace mai sofisticate pentru o mai %ună *nţelegere a propietatilor optice6 electrice6

mecanice -i c!imice ale acestor interfeţe.

Pentru accelerarea cercetării -i a dezvoltării de aplicaţii comerciale se pot utiliza

modele computaţionale sofisticate6 unelte -i sisteme de analiză care să faciliteze corelarea

parametrilor de procesare cu proprietăţile fundamentale ale dispozitivelor.



8 *nţelegere mai %ună a mecanismelor degradării *n dispozitive -i materialele

protective vor permite *m%unătăţiri care să crească durata de viaţa a modulelor -i să conducă

*n continuare la scăderea "LE. ,omeniile de interes legate de degradarea materialelor sunt

degradarea fotoc!imică6 deprecierea materialelor dielectrice6 scurgerile de curent care apar *n

prezenţa apei sau a oigenului sau procesele de difuzie a impurităţilor *n semiconductori -i

prin interfeţe *n special *n cazul dispozitivelor cu suprafaţă mare6 acestea avnd variaţii

inevita%ile de compoziţie.

Pentru definirea -i testarea mecanismelor degradării materialelor este nevoie de

ela%orarea unor teste de stres corelate cu modelarea accelerată a duratei de viaţă.

,easemenea6 eistenţa unor teste de calitate *m%unătăţite ar duce la standardizarea nivelurilor

de performanţă -i ar determina cre-terea fia%ilităţii.

Pe lngă aceste pro%leme generale eistă -i pro%leme specifice fiecărei te!nologii6 ca

de eemplu managementul termic al dispozitivelor "PN care să *m%unătăţească optimizarea

eficienţei -i fia%ilităţii *n cazul funcţionării la temperaturi ridicate iar *n cazul cercetării pe

termen lung se ia *n considerare dezvoltarea unor materiale netoice -i u-or de prelucrat din

categoria semiconductorilor anorganici care pot fi utilizate *n cadrul te!nologiei #t!infilm$ -i

studierea unor materiale insuficient dezvoltate ca oizii -i sulfaţii metalici. 7ceste eforturi pe



termen lung %eneficiază de eperienţa c-tigată prin dezvoltarea materialelor anorganice

utilizate dea cu success la realizarea modulelor #t!infilm$ vor crea noi oprtunităţi de

scădere a costurilor -i *n acela-i timp vor rezolva pro%leme ca toicitatea -i vor folosi

materiale -i materii prime accesi%ile -i disponi%ile pe scară largă. &ai mult6 eistă -i alte

posi%ilităţi de reducere a costurilor prin utilizarea unor materiale organice nanostructurate a

căror dezvoltare se află *n etapele preliminare implementării la nivel comercial6 ca de

eemplu un material pe %ază de perovsAita a cărui eficientă a fost ridicată de la 1=< *n 2==96

cnd a fost utilizat pentru prima dată6 la mai mult de 1< *n 2=146 sau unele materiale

dopate cu anumite lantanide 'Er3\. J03\6 M=3\( care permit conversia *n electricitate a

radiaţiei luminoase din domeniul infraro-u. ot din categoria materialelor dezvoltate recent

mai fac parte polimeri sau semiconductori organici ca polifenilina de vinil -i compu-i ca

ftalocianina de cupru sau fulerena car%onică. 7ce-tia pot fi utilizaţi su% formă de soluţie

lic!idă6 cu toate avantaele provenind din aceasta6 *nsă au o eficienţă relativ scăzută6 de

aproimativ 11< '*nregistrată la celulele organice *n tandem(. ,easemenea se urmăre-te

dezvoltarea unor materiale fotovoltaice transparente care de-i au *ncă o eficienţă redusă6 de

aproimativ 3<4< au avantaul de a putea fi utilizate pe suprafeţe mari. otu-i6 pnă *n



prezent *n ceea ce prive-te materialele dezvoltate recent6 eistă incă unele pro%leme *n

realizarea unei eficienţe ridicate -i a fia%ilităţii pe termen lung.

+.@ Co#uri%e dipo,i#i(e%or e%ec#ronice =i a co!ponen#e%or cone:e.

,ispozitivele electronice utilizate *ntrun sistem fotovoltaic6 numite invertoare6

convertesc curentul continuu produs de celulele fotovoltaice *n current alternativ6 la o

tensiune la care poate fi utilizat sau inectat *n reţeaua de distri%uţie. a nivelul anului 2=1=

costul invertoarelor era de =62=Q=63=QD)att pentru sistemele de mari dimensiuni -i de

aproimativ =64=QD)att pentru sistemele rezidenţiale -i comerciale. Pe lngă invertoare

sistemele fotovoltaice mai includ dispozitive care menţin funcţionarea modulelor *n punctul

maim de putere6 dispozitive care aliniază *n mod automat panourile faţă de poziţia soarelui6

dispositive de stocare a energiei6 etc.

"elelalte component utilizate la realizarea unui sistem fotovoltaic includ structură

mecanică de susţinere6 ca%larea6 costurile legate de transport -i de locaţia instalării -i

componente a-azis #soft$ ca proiectarea sistemului6 instalarea6 autorizarea operarea -i

mentenanţa adăugă costuri de circa 265Q3QD)att. 7ceste elemente nu sunt *nsă particulare



sistemelor fotovoltaice -i costurile pe care le implică nu sunt neapărat *n relaţie cu stadiul de

dezvoltare a industriei fotovoltaice.

Se reliefează astfel faptul că reducerea costurilor sistemelor fotovoltaice -i scăderea

preţului energiei produse de acestea pnă la un nivel apropiat al preţului energiei electrice se

va datora cre-terii eficienţei celulelor fotovoltaice -i a *m%unătăţirii proceselor de fa%ricaţie6

astfel ca acestea să fie produse cu costuri mai mici6 un rol important *n acest sens avndul

efortul *ndreptat spre cercetare -i dezvoltare. n studio asupra posi%ilităţilor de diminuare a

costurilor6 realizat pentru perioada 2=1=2=2= arată că *m%unătăţirile te!nologice evolutive

pot duce la scăderea preţului modulelor cSi la apropape 1QDB pnă *n 2=2=. 7cest nivel

poate fi *nsă atins numai crescnd eficienţa modulelor pnă la 2165< ceea ce ec!ivalează cu o

eficienţă a celulelor de 24<.



+ig.5..1. "ostul pe )att6 componentele acestuia6 -i unele din *m%unătăţirile care au dus la diminuareaacestuia pentru modulele %azate pe siliciu cristalin.

7stfel6 costurile unui sitem fotovoltaic %azat pe te!nologia cSi vor avea o evoluţie

asemănătoare atingnd6 după includerea costurilor determinate de restul ec!ipamentelor -i a

costurilor conee6 aproimativ 263QDB pentru sistemele rezidenţiale -i 169Q2QDB pentru

sistemele de mari dimensiuni.



+ig.5..2 "osturile sistemelor fotovoltaice instalate la nivelul anului 2=1= faţă de proiectiaevoluţionară -i targetul sta%ilit; pentru 2=2=6 *n S7.

7-a cum reiese din figura 5..2. *m%unătăţirile evolutive ale te!nologiilor %azate pe

siliciu cristalin sau t!infilm nu vor fi deci de auns pentru a asigura o scădere suficientă a

costurilor pnă la targeurile sta%ilite pentru anul 2=2=. 7cest lucru va necesita

implementarea accelerată a te!nologiilor inovative la nivel comercial -i găsirea unor soluţii

mai radicale prin dezvoltarea unor noi te!nologii fotovoltaice. Spre eemplu ar!itectura

multionctiune poate atinge o eficienţă mult peste cea a dispozitivelor cSi -i "de

monoonctiune. Pentru a fi *nsă via%ilă economic va tre%ui să ai%ă o srtuctură competitivă a



costurilor. "onfiguraţiile alternative6 ca *ncapsularea filmelor su%ţiri *n materiale feli%ile pot

constitui o altă metodă de a atinge targetul de scădere a costurilor. 7stfel de te!nologii

constituie posi%ilităţi demne de luat *n seamă deoarece %eneficiază de eperienţa acumulată

pe parcursul dezvoltării industriei fotovoltaice att la nivel de cercetare ct -i la nivel

industrial6 iar perspectivele unor *m%unătăţiri revoluţionare fiind greu de anticipat este

necesară concentrarea eforturilor *n domeniul cercetării -i dezvoltării.

9. )5(#C"IA (! !%!:I! F5$575L$AIC& ;% 5M<%IA



9.8 Co/=u/ctura mo/1ială

7nvesti!iile &n energia fotovoltaică din Hom#nia bene"ciază nemijlocit de

ascensiunea &n care se a9ă această industrie pe plan mondial' n 6hina, care

este cel mai mare producător de celule şi module solare, costul direct de

produc!ie a scăzut p#nă la / de cen!i pe att, principalul avantaj al

producătorilor din această !ară "ind pre!ul scăzut al consumabilelor, datorat pe

deoparte faptului că numeroase resurse şi componente sunt disponibile pe plan

intern' ?entru producătorii chinezi de materiale şi componente costurile de

produc!ie sunt mai mici dec#t a celor din 4uropa de Rest sau SI=, iar mul!i

fabrican!i de celule sau module &şi produc singuri diverse componente

importante ca de e:emplu creuzetele pentru realizarea ingot-urilor sau "rele

pentru tăierea acestora, verticaliz#nd astfel foarte mult procesul de produc!ie

ceea ce duce evident la scăderea dependen!ei de diverşi furnizori şi de

instabilitatea pie!ei, fapt care determină men!inerea costurilor la un nivel minim'

8ra"cul din "gura 9.8.8. prezintă costurile de produc!ie &n cazul principalelor 5

!ări producătoare de cellule şi module solare'



;ig'$'1'1 6ostul integrat de productie al modulelor policristaline &n principalele!ări producătoare'

6ele mai mici costuri legate de for!a de muncă sunt &nsă &n Falaezia şi se

datorează at#t unui grad ridicat de automatizare c#t şi nivelului de salarizare

acesta "ind foarte scăzut chiar şi &n compara!ie cu 6hina' 4:isten!a unei for!e de

muncă ieftine şi cali"cate datorată e:perien!ei anterioare a acestei !ări &n

produc!ia de dispozitive semiconductoare, a făcut ca Falaezia să "e preferată de

marii producători din industria fotovoltaicăE Sun?oer, ;le:tronics, Qanha, `-

cells sau 6omtec Solar' 6ompaniile din SI= produc modulele bazate pe siliciu

multicristalin la un pre! de $% de cen!iZatt, &nsă acestea pun accentul pe

tehnologie cu e"cien!ă ridicată care este mai costisitoare' =stfel , trebuie luată

&n calcul nu doar loca!ia facilită!ilor de produc!ie ci şi capacitatea fabrican!ilor de

a reduce costurile diverselor solu!ii tehnologice'



Se estimează că &n ./1$ capacitatea mondială de produc!ie a siliciului

monocristalin va avea o creştere accelerată duc#nd la o produc!ie anuală de 50<

de mii de tone echivalentă cu %8V putere instalată, &n condi!iile &n care &n ./1

şi ./1$ vor apărea noi capacită!i de produc!ie, totaliz#nd 10/ de mii de tone,

care echivalează cu .8V putere instalată' n gra"cul 9.8.2 este reprezentată

evolu!ia capacită!ii globale de produc!ie preconizată p#nă &n anul ./1%'

Fig.6.1.2 Producţia mondială estimată de siliciu monocristalin şi tehnologia utilizată

la obţinerea acestuia.(Siemens, FBR, UMG).

?entru a se men!ine echilibrul &ntre cererea şi oferta de siliciu policristalin va "

nevoie ca rata anuală globală a instalărilor de sisteme fotovoltaice să "e &n ./1$

de cel pu!in $/ de 8V' 4fectul unei eventuale supraproduc!ii asupra pre!ului

siliciului policristalin poate " accentuat şi de faptul că p#nă &n ./1% mai mult de



1/ de mii de tone vor proveni de la producători care vor avea un cost de

produc!ie mai mic de 13Zg' =celaşi lucru s-a &nt#mplat &n ./11 şi ./1. c#nd

scăderea cererii la utilizatorii "nali combinată cu creşterea capacită!ii de

produc!ie a dus la o supraproduc!ie masivă care a generat &n "nal pierderi

"nanciare' 4chilibrul a fost restabilit &n a doua jumătate a anului ./10 datorită

creşterii cererii pe pia!a sistemelor fotovoltaice şi a &nchiderii for!ate pe perioada

supraproduc!iei a numeroase unită!i de produc!ie' 6onform site-ului @siteulA

perioada următoare va " caracterizată de un pre! stabil al siliciului policristalin,

care se va situa &n jurul a 1%3 Y .53Z\8 şi va putea avea chiar o creştere &n ./1,

pe c#nd cererea de siliciu policristalin &n ./1% va " undeva &ntre 05< de mii şi

51$ mii de tone, fa!ă de .50 de mii de tone &n ./10 şi 0.% de mii de tone &n

./1' n acelaşi timp, tehnologia ;OH (;luidized Oed Heactor), care are costuri de

produc!ie mai mici şi un poten!ial de automatizare mai mare dec#t procesul

Siemens, (cel mai utilizat &n momentul de fa!ă) &şi va mări ponderea &n produc!ia

globală p#nă &n ./1% la ./' easemenea, p#nă &n ./1% cererea de siliciu

policristalin a industriei de dispozitive semiconductoare va reprezenta doar 11

din cererea la nivel mondial, fa!ă de 1$ &n ./1/ şi de % &n .//' =cest lucru

se datorează &nsă nu scăderii produc!iei sau a cererii din partea industriei



semiconductoare, ci creşterii substan!iale a cererii industriei fotovoltaice

coroborată cu creşterea masivă a produc!iei' 4ste de aşteptat şi o scădere a

cantită!ii de siliciu utilizată pentru ob!inerea aferelor, de la ,0gZatt &n ./15 la

5,<gZatt &n ./1%, producătorii mai tehnologiza!i put#nd ob!ine chiar şi

5,1gZVatt, astfel costul datorat siliciului va " de /,/<3 - /,/%3Zatt &n

compara!ie cu /,1/ Y /,1.3Zatt &n ./15, ceea ce &nseamnă că va avea o

pondere de 1% Y . &n costul total de produc!ie &n cazul producătorilor chinezi,

fa!ă de o pondere de / &nainte de .//2'

7nteresant este şi faptul că numeroase companii mari care instalează sisteme

fotovoltaice se orientează spre pie!e din !ări africane &n curs de dezvoltare cum

sunt \en[a sau Tanzania, bene"ciind şi de sprijinul "nanciar a numeroşi

investitori şi bănci de dezvoltare' =cest lucru &nsă &şi poate găsi e:plica!ie şi &n

faptul că sistemele fotovoltaice se pretează foarte bine la infrastructura de

transport a energiei insu"cient dezvoltată a acestor !ări' n acelaşi timp, 6hina,

care este considerată cea mai mare pia!ă de energie solară, este pe punctul de

a " depăşită la instalarea de sisteme noi de aponia, care se estimează că va

adauga &ncă 1/'08V putere instalată la cei 11'28V deja e:isten!i'



9.2 Situaţia >/ om?/ia

n ultima perioadă tendin!a Hom#niei &n ceea ce priveşte produc!ia de

electricitate prin e:ploatarea energiei solare este de a se &nscrie &n dinamica

mondială şi europeană, ceea ce &nseamnă că putem asista la o creştere

interesului şi implicit a investi!iilor &n acest domeniu' =stfel, &n acest sector a

avut loc o creştere semni"cativă, av#nd &n vedere că, dacă la sf#rşitul anului

./1. e:ista o putere instalată totală a unită!ilor producătoare de energie din

surse fotovoltaice de 52FV, &n luna decembrie ./10 acesta ajunsese la 11%FV

adică pu!in peste 18V (conform =>H4 Y Haportul de monitorizare a func!ionării

sistemului de promovare a energiei electrice produse din surse regenerabile &n

anul ./10), iar numărul unită!ilor de produc!ie a crescut de la 51 &n ./1. la 02

la sf#rşitul anului ./10, aşa &nc#t din totalul de 2 de unită!i producătoare de

energie din surse regenerabile (e - sre) acreditate de către =>H4, 02, adică

apro:imativ </ dintre acestea, sunt centrale fotovoltaice' ?uterea instalată a

acestor instala!ii fotovoltaice reprezintă &nsă un sfert din puterea totală instalată,

de 5052FV, a producătorilor de electricitate din surse regenerabile acredita!i de

către =>H4 incluz#ndu- i aici şi pe cei care utilizează alte tehnologii de c#t cea

bazată pe energie solară' in 2 de producători de energie verde, cei 02 de



producători care utilizează energia solară de!in un sfert din puterea instalată, &n

timp ce restul de 0121FV reprezintă puterea instalată a celorlal!i 1$5 de

producători acredita!i &n ./10 care utilizează alte surse de energie dec#t cea

solară' in aceste cifre reiese că puterea instalată a unei centrale fotovoltaice

este mai redusă fa!ă de capacitatea unită!ilor care utilizează alte surse de

energie, eoliană sau hidro' acă din cei .01 de producători de electricitate care

utilizează energia solară acredita!i de =>H4 şi care au bene"ciat de sprijin prin

aşa numitele certi"cate verzi &n ./10 nu se iau &n considerare cei < producători

care au o putere instalată mai mare de 1/FV, atunci media puterii instalate a

unei centrale fotovoltaice pentru restul de ..5 de producători este de circa .FV'

=cest lucru poate arăta faptul că &n domeniul producerii de energie pe baza

fenomenului fotovoltaic lipsesc &ncă investi!iile şi proiectele de anvergură'

Tabelul din "gura $'.'1' prezintă evolu!ia numărului unită!ilor

producătoare de energie din surse regenerabile, inclusive &n sectorul energiei

solare, pentru perioada .// Y ./10' Se poate observa deci că investi!iile &n

energia fotovoltaică au &nceput practic &n anul ./1., imediat după ce la nivel

4uropean, &n anul ./11 au fost realizate un număr record de instalări noi a căror

capacitate instalată a depăşit ..8V'



Anul Eolian Hidro Biomasă Fotovoltaic Total

2005 2 1 3

2006 3 3 6

2007 11 9 20

2008 12 11 232009 15 14 1 1 31

2010 26 18 3 1 48

2011 42 32 4 4 82

2012 56 47 7 41 151

2013 73 77 14 395 559

Tabelul $'.'.' 6apacitatea instalată &n uniunea europeană &n perioada.// Y ./10'

;ig'$'.'0' 6apacitatea instalărilor noi la nivelul I'4 &n perioda .// - ./10

?entru compara!ie tabelul $'.'.' arată puterea totală instalată la nivelul

comunită!ii europene &n perioada .// Y ./10, iar gra"cul $'.'0' reprezintă



capacitatea nou instalată &n "ecare an al aceleiaşi perioade, .// Y ./10'

Hezultă deci că Hom#nia urmează cu o oarecare &nt#rziere evolu!ia europeană,

mai ales că şi la nivel na!ional din a doua jumătate a anului ./10 dinamica

investi!iilor &n construc!ia de sisteme fotovoltaice cu furnizare &n re!eaua

na!ională de distribu!ie are un trend descendent' =ici trebuie men!ionat totuşi că

la nivel na!ional această scădere a investi!iilor &ncep#nd cu ./10 se datorează şi

modi"cării &n sens nefavorabil a legisla!iei, prin care s-a diminuat cuantumul

sprijinului guvernamental acordat investi!iilor &n producerea de energie din surse

regenerabile, "ind redus numărul de certi"cate verzi acordate producătorilor de

energie'

6u tote acestea, din puctul de vedere al ob!inerii energiei din surse

regenerabile, Hom#nia se situează foarte bine ating#nd şi depăşind at#t target-

ul impus de către I4 pentru statele membre ca o anumită cantitate din consumul

intern brut de energie să "e acoperit din resurse regenerabile, c#t şi target-ul

stabilit &n această direc!ie la nivel na!ional' =stfel, prin directive <<Z.//1Z46 &n

cadrul 6omunită!ii 4uropene se stabileşte ca p#nă &n anul ././, pentru "ecare

stat membru, cel pu!in ./ din consumul intern brut de energie să "e acoperit

din surse regenerabile' n acest conte:t, av#nd &n vedere că &ncă din anul .//



la nivel na!ional apro:imativ 1< din energia consumată se ob!inea din surse

regenerabile, &n principal din surse hidro, Hom#nia şi-a luat angajamentul să

depăşească cu 5 acest prag de ./, stabilind ca target pentru anul ././ un

procent de .5' Ilterior, prin legea ../Z.<'1/'.//%, care stabileşte sistemul de

promovare al produc!iei de energie din surse regenerabile se stabilesc noi !inte

privind ponderea de energie electrică *verde+ &n consumul na!ional brut, pentru

anii ./1/, ./1, ././ "ind impuse ponderi de 00, 0 şi respectiv 0%'

n prezent , pentru anul ./10 gradul de &ndeplinire a acestor target-uri este

su]cient, deoarece din puterea totală instalată bazată pe resurse regenerabile,

inclusiv centralele hidro mari nesus!inute prin sistemul de certi"cate verzi, s-au

ob!inut ..0$.8Vh de energie electrică *verde+, ceea ce reprezintă 5/ din

totalul consumului "nal brut la nivel national, care a fost de $,5TVh'

;ig'$'.'5'



8ra"cul din "gura $'.'5' prezintă gradul de &ndeplinire a !intei propuse la nivel

na!ional &n ceea ce priveşte ponderea &n consumul national a energiei din surse

regenerabile pentru perioada .// Y ./10'

Stabilirea gradului de &ndeplinire a !intei na!ionale s-a realizat pentru perioada

.// Y ./1/, compar#nd valoarea realizată &n anul de analiză fa!ă de !inta

stabilită pentru acel an, &n timp ce pentru perioada de după ./1/ acestea "ind

ob!inute prin interpolare &ntre !intele stabilite pentru anii ./1/ şi ./1' acă se

utilizează valori normalizate pentru produc!ia din centrele hidro şi eoliene,

ponderea energiei regenerabile &n consumul "nal brut a fost de 0,.5 &n anul

./1/, .<,12 &n anul ./11, .,/< &n ./1. şi 0$,2 &n ./10'

Da sf#rşitul anului ./10 structura capacită!ii electrice totale instalate &n

unită!ile acreditate de produc!ie a energiei din surse regenerabile, pe tipuri de

tehnologii, prezentată procentual &n "gura $'.''a fost următoareaE .25FV

putere instalată &n centrale eoliene, 01FV &n central hidro, $$FV &n centrale pe

biomasă şi 11%FV putere instalată &n centrale fotovoltaice'



;ig'$'.'. Structura capacității electrice acreditată pentru a fi sprijinită prin certificate verzi pe tipuri de

ten!l!"ii la sf#r$itul anului 2013.

Se constată deci o capacitate instalată mai mare &n cazul centralelor eoliene,

&nsă &n ceea ce priveşte tehnologia fotovoltaică aceasta a ajuns &n numai un an la

o pondere de apro:imativ .5' acă se ia &n considerare numărul producătorilor

acredita!i şi numărul investi!iilor realizate pentru "ecare tip de sursă de energie

&n parte rezultă că cea mai spectaculoasă evolu!ie din ultimii . ani o are energia

solară, unde după ce &n anul ./1. investi!iile &n acest domeniu erau aproape

ine:istente, &n prezent &n domeniul energiei fotovoltaice s-au făcut de departe

mai multe investi!ii dec#t &n instala!ii bazate pe alte tipuri de energie

regenerabilă'

6onform rezultatelor analizei efectuate de către =>H4 şi publicate &n nota de

informare pentru stabilirea cotei obligatorii de 4'S'H' pentru ./1, la nivelul lunii



mai ./15, pe baza autoriza!iilor de &n"in!are acordate cu punere &n func!iune &n

anul ./15, respectiv ./1, se estimează că &n cursul anului ./15 se va instala

o capacitate de circa 1020FV din care <2.FV &n centrale electrice eoliene,

.0FV &n hidrocentrale, 0%FV &n centrale electrice pe biomasă &n timp ce &n

centrale electrice fotovoltaice se vor instala 5/FV' ?entru anul ./1 se

estimează că se va instala o putere electrică de circa 11/5FV din care %5%FV

&n central electrice eoliene, 1<FV &n centrale hidroelectrice, 1/FV &n centrale

pe biomasă şi ..2FV &n centrale electrice fotovoltaice, ajung#ndu-se astfel la

un total cumulat de putere electrică instalată, estimată a " acreditată p#nă la

sf#rşitul anului, de circa $%5FV'

4LD7=>J Q7HL O7LF=SJ ;LTLRLDT=76J

TLT=D

./1. <2$FV 1/0FV 0<FV 52FV 2%FV

./10 (1<2%).25FV

(5.%FV)01FV

(.2FV)$%FV

(11/2FV)11%FV

5052FV

./15 (<2.FV)00%$FV

(.0FV)5FV

(0%FV)1/5FV

(5/FV)1$2%FV

<5.FV

./1 (%5%FV)50.5FV

(1<FV)<1FV

(1/FV)115FV

(..2FV)12.<FV

$%5$FV

Tabel $'.'$

=ici trebuie men!ionat &nsă că &n afară de aceste centrale care totalizează

$%5FV şi sunt acreditate a " su!inute prin sistemul de certi"cate verzi , &n

Hom#nia e:istă şi centrale electrice mari bazate pe energie regenerabilă, &n



principal "ind vorba de energie hidro care nu sunt sus!inute prin sistemul de

promovare deoarece au o capacitate mai mare de 1/FV, dar a căror produc!ie,

provenind din surse regenerabile, este luată &n considerare atunci c#nd se

calculează cantitatea de enrgie S! produsă la nivel na!ional pentru a se stabili

ponderea acesteia &n consumul total de energie, acestea form#nd o mare parte

din cei ..TV produşi &n ./10 din surse regenerabile'

;ig'$'.'< 6apacitatea totală instalată şi nou instalată a centralelor fotovoltaicepentru perioada ./1. Y ./1'

?otrivit datelor transmise de Transelectrica primele ./ de parcuri solare ca

mărime instalate &n sistemul energetic na!ional, la data de /1'/5'./10, aveau o

capacitate cumulată de peste %. FV, ceea ce la un pre! mediu de 1, milioane

de euro pe megaatt (la 1, euroZatt), &nseamnă investi!ii totale de peste 1.<



milioane de euro, cea mai mare investi!ie "ind atunci un parc fotovoltaic de

2,2FV' @S7T4A'

=ceste proiecte au bene"ciat, conform cadrului legislativ şi a politicii sabilite la

nivel european, pe l#ngă posibilitatea de a ob!ine "nan!are prin diverse

programe de dezvoltare economică, şi de o schemă de sus!inere focalizată pe

producerea de energie din surse regenerabile, schemă care constă &n

posibilitatea ca producătorii de energie din surse regenerabile să primească &n

func!ie de cantitatea de energie livrată &n re!eaua na!ională, pe l#ngă pre!ul

aferent acesteia şi un anumit număr de titluri valoare transformabile &n bani,

numite *certi"cate verzi+' =cestea atestă cantitatea de energie produsă şi

totodată, prin v#nzarea lor pe o pia!ă reglementată de către =>H4, asigură

producătorilor un venit suplimentar' =stfel, valoarea unui certi"cat verde a fost &n

./10, conform raportului =>H4, de 12/ lei, iar producătorilor de energie

fotovoltaică li se acordau, din iulie ./10 un număr de 5 astfel de certi"cate

pentru "ecare 1FV de energie livrată furnizorilor' =cest cuantum de 5

certi"cateZFV a fost stabilit de la 1 iulie ./10, după ce ini!ial, prin Degea

../Z.//%, pentru energia fotovoltaică se acordau un număr de $ certi"cate verzi

pentru "ecare megaatt' n prezent &nsă, &ncep#nd cu 1<'/0'./15, datorită



supracompensării, pentru "ecare megaatt de energie fotovoltaică se acordă

numai 0 certi"cate' nsă chiar şi &n aceste condi!ii industria continuă investi!iile,

numărul de noi proiecte avizate de =>H4 răm#n#nd relativ constant, de ordinul

c#torva zeci &n "ecare lună, pentru că şi &n cazul &n care subventia este redusă la

jumătate este totuşi su"cient de generoasă pentru a amortiza rapid investi!ia

&ntr-un parc fotovoltaic şi a ob!ine pro"t' n acelaşi timp creşte şi valoarea

valoarea investi!iilor, pe pia!ă apăr#nd unele companii interna!ionale care

investesc masiv &n energia solară, ca de e:emplu grupul spaniol Oester

8eneracion cu o investi!ie de $ de milioane de euro &ntr-un parc fotovoltaic cu o

capacitate de $ FV putere instalată, sau compania chineză Dighta[ Solar

care construieşte un parc de / FV putere instalată &n valoare de <$ milioane de

euro' atele publicate de Transelectrica cu privire la starea sistemului energetic

na!ional arată că parcurile fotovoltaice puse &n func!iune generau &n data de

1$'/'./15 la ora 10'// peste // de FV de energie elecrică aceasta "ind una

dintre cele mai mari produc!ii de energie fotovoltaică &nregistrată p#nă acum &n

Hom#nia' =stfel, parcurile fotovoltaice au generat la ora pr#nzului peste < din

produc!ia na!ională de electricitate' Statisticile Transelectrica arată că cea mai

mare valoare din luna mai pentru produc!ia de energie fotovoltaică a fost de 1%$



de FVZh, &nregistrată pe < mai' n total, produc!ia na!ională de energie electrică

era, &n 1$'/'./15 la ora 10'//, de <'.0. de FV, cea mai mare parte provenind

din surse hidro @67T4=PJ S7T4A'

6reşterea substan!ială a industriei fotovoltaice care a avut loc &n ultimii ani este

determinată &nsă, pe l#ngă măsurile legislative de promovare şi sus!inere, care

p#nă la urmă au fost implementate la diverse nivele &n urma rati"cării

protocolului de la \[oto, şi de scăderea costurilor sistemelor fotovoltaice, acestea

situ#ndu-se la 1' euroZatt, producătorii av#nd costuri şi de /,3Zatt, cum este

cazul 6hinei' =ceastă scădere este cauzată at#t de &mbunătă!irea proceselor

tehnologice c#t şi de creşterea masivă a capacită!ilor de produc!ie la nivel

mondial'

4ste demn de amintit faptul că, &n anul .//$, &n Hom#nia &n cadrul Iniversită!ii

?olitehnice Oucureşti, a &nceput să func!ioneze o centrală fotovoltaică, care &n

acel moment era cea mai mare centrală cu panouri fotovoltaice din estul 4uropei

(conform 'pvenlargement'com), făc#nd parte dintr-un proiect 4uropean

numit ?R 4nlargement care a adunat nu mai pu!in de .% de parteneri din

4uropa' ?entru compara!ie, &n septembrie .//$ costul de instalare a unei

capacită!i fotovoltaice de 1\V costa pe pia!a europeană &n medie %./ de euro,



adică ,% euroZatt fa!ă de 1, euroZatt c#t este &n present, iar conform paginii

eb a proiectului costul unui sistem fotovoltaic se ridica atunci la $,<euroZatt'

Sistemul fotovoltaic de la I?O, av#nd o putere instalată de 0/,1%\V, este

compus din .1$ panouri şi a fost instalat de către 6entrul de Tehnologii şi

7nstala!ii de 6onversie a 4nergiei din cadrul 7nstitutului de 6ercetări

4lectrotehnice' ?uterea totală a instala!iilor fotovoltaice din acest proiect

4uropean era de 1,. FV, iar acestea erau amplasate &n locuri c#t mai vizibile

pentru a avea un public !intă c#t mai numeros, scopul proiectului "ind transferul

de cunoştin!e &ntre !ările prticipante şi producătorii de panouri fotovoltaice,

urmărindu-se, se spunea atunci atunci o reducere cu 0/ a costului de

distribu!ie a unui sistem' 4ste de remarcat faptul că &nainte de scăderea

substan!ială a costurilor, &n e:ploatarea energiei solare au e:istat eforturi pentru

promovarea şi imbunătă!irea tehnologiilor din acest domeniu, aşa &nc#t dacă &n

august .//$ &n Hom#nia un panou solar de 1./V costa aproi:imativ <// de

euro, &n prezent pre!ul acestuia &n oferta "rmelor care comercializează astfel de

dispositive este de 11/-1./ de euro' Sistemul instalat la I?O este format din 2$

de panouri monocristaline a c#te ./V "ecare şi 1./ de panouri pe bază de

siliciu amorf a c#te 0/V "ecare şi produce, &n condi!ii meterologice obişnuite &n



jur de 1FVh la "ecare 5- zile, adică apro:imatv 5/FVh pe an' Da nivelul anului

.//$ pre!ul unui megaatt, inclusiv al unui certi"cat verde care se acorda pentru

1FVh &n acea perioadă, era de %/ de euro, ceea ce &nseamnă că pentru energia

produsă se puteau &ncasa 0.// de euroZan, &n timp ce costul achizi!ionării şi

instalării panourilor fotovoltaice s-a ridicat la .$/'/// de euro, ceea ce &nsemna

un cost al iloattului instalat de %$1 euro' n prezent, fa!ă de anul .//$ pe

pia!a rom#nească un sistem cu o putere instalată de 1 \V, incluz#nd

dispozitivele cone:e adică invertorul şi sistemul de stocare, are un pre! de circa

1$/ de euro, iar dacă considerăm numai patru panouri a c#te ./V "ecare

pre!ul acestora este de circa 1/// de euro, adică apro:imativ 1. din pre!ul

anului .//$ (conf' 'ecovolt'ro)' 6onform studiilor I?O de la acea dată tariful

minim al energiei pentru recuperarea &n ./ de ani a investi!iei trebuia să "e de

.<0 de euroZFV iar pentru recuperarea &n 1/ anipretul energiei trebuia să "e

5$euroZFV' ?otrivit =>H4 pentru a vinde energie electrică &n ./1/ la un pre! de

<2,. euroZFV ar " &nsemnat ca investi!ia pentru 1\V instalat să "e de ./// de

euro' n condi!iile actuale &nsă c#nd pre!ul mediu al unui \V instalat este de

1// de euro, la nivelul de nivelul 1, euroZVatt, şi c#nd produc!ia este

sus!inută cu 0 certi"cate verzi pentru "ecare FVh adică circa 10 de euro la



pre!ul mediu de 5 de euro al unui certi"cat verde &n ./10, iar pre!ul unui FVh

pe pia!a en-gros de electricitate este de 0$ euroZFVh (6onform raportului

=>H4), energia fotovoltaică a devenit rentabilă chiar şi &n condi!iile &n care

conform unei hotăr#ri de guvern din ./10, acordarea a două din cele trei

certi"cate verzi se va am#na p#nă după 1 ianuarie ./1<'

9.3 )romo@area e/ergiei pro@e/ite 1i/ surse rege/era0ile i sistemul

certiBcatelor @eri

?romovarea energiei provenite din surse regenerabile a prins contur

datorită unor motive de natură economică, socială, de securitate energetică, şi

nu &n ultimul r#nd de mediu, care s-au acumulat &n timp' Fotivele de natură

economică vizează spre e:emplu securitatea aprovizionării cu energie,

dezvoltarea industriilor speci"ce utilizării energiei regenerabile sau ocuparea

for!ei de muncă, &nsă punctul culminant care a determinat luarea primelor

măsuri &n această directie &l constituie semnarea protocolului de la \[oto, prin

care statele semnatare se obligă să reducă drastic emisiile poluante şi utilizarea

tehnologiilor care dăunează mediului' n acest conte:t, &n septembrie .//1

?arlamentul 4uropean a aprobat irectiva << privind promovarea energiei



electrice produse din surse regenerabile, obiectivul acesteia "ind creşterea

p#nă &n anul ./1/ a contribu!iei energiei provenite din surse regenerabile de la

15 la .. din consumul brut de energie electrică al statelor membre'

6onsider#nd prematură impunerea unei anumite scheme de sprijin directiva lasă

la latitudinea statelor membre alegerea acesteia &n func!ie de dezvoltarea pie!ei

interne de energie, urm#nd eventual ca după o anumită perioadă, &n func!ie de

e:perien!a acumulată, 6omisia europeană să propună impunerea unei anumite

scheme suport comune' =stfel, statele membre trebuie să dezvolte mecanisme

care să conducă la garantarea originii energiei electrice şi să asigure

pătrunderea mai rapidă pe pia!ă a energiei din surse regenerabile' eoarece

e:istă o diferen!ă &ntre pre!ul energiei produse din surse conven!ionale şi a celei

ob!inute din surse regenerabile, care se datorează &n principal neinternalizării

costurilor e:terne &n costurile de producere a energiei electrice conven!ionale,

pătrunderea pe pia!ă a energiei din surse regenerabile depinde de e:isten!a

unui cadru de reglementare adecvat şi stabil, şi de e:isten!a unor mecanisme

e"ciente de sprijin "nanciar' Schemele de promovare a energiei din surse

regenerabile cuprind două abordări, respectiv o abordare obligatorie

reglementată şi o abordare voluntară, "ecare dintre acestea con!in#nd



instrumente care in9uen!ează direct sau indirect promovarea energiei

regenerabile' L prezentare succintă a acestora este prezentată &n tabelul $'0'1'

%r!ducția de &'S(& )n centrale care au *eneficiat de siste+ul de pr!+!vare a &'S(& )n 2013, pe

tip de sursă -i a capacității electrice aferentă acesteia

Schemele reglementate au ca scop principal atragerea investitorilor şi cuprind

scheme de sprijin a investi!iilor şi scheme de sprijin a producerii de energie din

surse regenerabile' Schemele de sprijin focalizate pe investi!ii se utilizează

pentru compensarea costurilor suplimentare de dezvoltare a tehnologiilor de

producere a energiei din surse regenerabile (4SH) fa!ă de cele conven!ionale

pentru a aduce mai repede o tehnologie la un nivel ridicat de competitivitate pe

pia!ă'

in cadrul schemelor de promovare a 4SH cele directe sunt dominante ele

"ind orientate "e asupra ofertei "e asupra cererii şi vizează pre!urile, respectiv



cantită!ile' Sistemul feed - in - tari constă &n achizi!ia de către producători,

furnizori sau consumatori a energiei produse din 4SH la un tarif ":, (feed Y in -

tari) a cărui valoare este stabilită &n func!ie de tehnologia de producere

utilizată' Sistemul de cote presuspune ca guvernele să stabilleasca cota de 4SH

care urmează să "e achizi!ionată de furnizori sau consumatori, pre!ul de achizi!ie

a acesteia "ind stabilit pe baze concuren!iale' ndeplinirea obliga!iilor se

dovedeşte prin documente valorice, numite certi"cate verzi, pe baza numărului

de astfel de certi"cate achizi!ionate &n cursul unui an, "ecare certi"cat

corespunz#nd unei anumite cantită!i de energie' ?entru evaluarea diferitelor

scheme de sprijin a 4SH se de"nesc o serie de criterii dintre care cele mai

importante sunt e"cacitatea, e"cien!a costurilor, siguran!a pentru investitori şi

conformitatea cu principiile pie!ei liberalizate de energie electrică' Tabelul $'0'.'

preluat din evaluarea cadrului de reglementare privind producerea energiei

electrice din surse regenerabile de energie publicată &n .//5 de =>H4, prezintă

o apreciere a sistemelor utilizate cel mai frecvent din punctul de vedere al

acestor patru criterii de evaluare'



&v!luția capacității electrice instalate )n centrale electrice care au *eneficiat de siste+ul de

pr!+!vare a &'S(& -i a ener"iei electrice pr!duse )n aceste centrale pentru peri!ada 20052013

=v#nd &n vedere diversele scheme de sprijin utilizate &n statele membre I4 şi

analiza avantajelor şi a dezavantajelor acestora, &n Hom#nia s-a optat pentru un

sistem bazat pe cote obligatorii combinat cu acordarea de certi"cate verzi'

;unc!ionarea acestui mecanism de promovare constă &n mai multe etape' 7ni!ial

autoritatea de reglementare &n energie stabileşte prin lege o cotă ":ă anuală de

energie pe care furnizorii na!ionali sunt obliga!i să o cumpere de la producătorii

de energie SH4 care reprezintă un anumit procent din totalul consumului brut de

energie la nivel na!ional' n acelaşi timp producătorii de energie SH4 acredita!i de

către =>H4 vor primi pentru "ecare FVh livrat &n sistemul na!ional un anumit

număr de certi"cate verzi, "ecare certi"cat av#nd o anumită valoare' ?entru

&ndeplinirea obliga!iei furnizorii trebuie să de!ină la sf#rşitul unui an, prin



achizi!ionarea de la producători prin intermediul pie!ei de certi"cate verzi , un

număr de certi"cate care să acopere cota stabilită ini!ial prin lege' =stfel, pe

l#ngă pre!ul &ncasat pentru contravaloarea energiei, producătorii vor realiza un

venit suplimentar din v#nzarea acestor certi"cate către furnizori, iar furnizorii se

asigură că o anumită cantitate din energia livrată către consumatori provine din

surse regenerabile' n cazul ne&ndeplinirii cotei, furnizorilor li se vor aplica

penalită!i' ?re!ul certi"catelor verzi se stabileşte prin mecanisme de pia!ă, &nsă

poate varia &ntre nişte limite de minim şi ma:im care se stabilesc prin hotăr#re

de guvern, pre!ul minim "ind impus pentru protec!ia producătorilor iar pre!ul

ma:im pentru protec!ia consumatorilor, deoarece &n "nal furnizorii &şi vor

recupera cheltuielile survenite datorită achizi!ionării de certi"cate verzi direct de

la consumatori prin includerea acestora &n facturile de energie' Spre e:emplu

pentru perioada .//% Y ./15 valoarea de tranzac!ionare a certi"catelor verzi se

&ncadrează &ntre o valoare minimă de .< euroZcerti"cat şi o valoare ma:imă de

euroZcerti"cat, iar pentru cantitatea de energie livrată &n prezent se acordă ,

&n cazul energiei eoliene c#te un certi"cat verde pentru "ecare FVh produs,

pentru energia hidro 1 certi"catZFVh &n timp ce pentru energia fotovoltaică se

acordă 0 certi"cate verzi pentru "ecare FVh livrat' 7ni!ial, anterior datei de 1



iulie ./10 pentru energia fotovoltaică se acordau nu mai pu!in de $ certi"cate

verzi, &nsă datorită fenomenului de supracompensare acest număr a fost redus

intr-o primă fază la 5 certi"cate pentru 1FVh prin L'I'8' <Z./10 din iunie ./10

prin care &ncep#nd cu 1 iulie ./10 se am#nă acordarea a . din cele $ certi"cate

p#nă la /1'/1'./1<, după care ulterior, prin legea .0Z./15, &ncep#nd cu data de

1<'/0'./15, numărul certi"catelor acordate pentru 1FVh este redus la 0' n

acelaşi timp pentru anul ./10 cota din consumul intern brut care s-a stabilit a "

acoperită din energie SH4 sus!inută prin schema de promovare a fost de 15

(conform *Haportului de monitorizare a func!ionării sistemului de promovare a

energiei electrice produsă din surse regenerabile &n anul ./10+ publicat de

=>H4), iar pentru realizarea acestei cote furnizorii de energie au trebuit să

achizi!ioneze /,..5 certi"cate verzi pentru "ecare FVh livrat către consumatori

(adică un certi"cate pentru "ecare 5,5$FVh livra!i)' =dică 15 din consumul

na!ional brut trebuie să provină numai din sisteme energetice sus!inute prin

schema de promovare cu certi"cate verzi' atorită &nsă fenomenului de

supracompensare, pentru energia fotovoltaică acest număr a fost diminuat, &n

primă fază la 5 certi"cate pentru 1FVh prin L'I'8' <Z./10 din /5'/$'./10, prin

care &ncep#nd cu /1'/<'./10 se am#nă acordarea a două din cele $ certi"cate



p#nă la 01'/0'./1<' Ilterior prin Q'8' 225 din 11'1.'./10 se stabileşte ca,

&ncep#nd cu /1'/1'./15, numărul de certi"cate verzi acordate pentru energia

fotovoltaică să "e redus la 0'

n aceste condi!ii, &n anul ./10, pentru cei $.<28Vh produşi &n instala!ii

SH4 acreditate au fost emise 1.$1.0.. certi"cate verzi , dintre care 1/100/5/

pentru tranzac!ionare, iar .5<2.%. am#nate de la tranzac!ionare' =ceste

certi"cate care vor " ofertate de către producători pe pia!a certi"catelor verzi

trebuie achizi!ionate de către "ecare furnizor de energie p#nă ce aceştia

&ndeplinesc cota obligatorie' n func!ie de cantitatea totală de energie din SH4

acreditate produsă la nivel na!ional adică numărul total de cefti"cate verzi

emise raportat la consumul total net de energie la nivel na!ional se calculează

numărul de certi"cate verzi care trebuie achizi!ionate pentru "ecare FVh de

energie livrat =stfel pentru anul ./10, "ind 1/100/5/ 6R emise pentru

tranzac!ionare, raportat la consumul net la nivel na!ional de 5,. TVh rzultă că

pentru "ecare 1FVh livrat, cota obligatorie pentru furnizori va " de

/,..56RZFVh, adică aceştia vor trebui să achizi!ioneze un certi"cat verde pentru

"ecare 5,5$ FVh livra!i către consumatorii "nali'



deci numărul de certi"cate verzi care trebuie achzi!ionate de către un

anumit furnizor se calculează &nmul!ind cantitatea totală de energie livrată de

acesta cu valoarea cotei stabilită anual, respectiv /,..5 pentru anul ./10'

n acelaşi timp, anual, pe baza estimărilor produc!iei de energie SH4 din

surse acredizaze pentru sistemul de promovare, estimare care incude şi cereruile

pentru acreditatarea de noi instala!ii, a realizării obiectivului na!ional &n ceea ce

priveşte cererea totală a energiei SH4 &n consumul na!ional brut şi a impactului

costului certi"catelor verzi &n factura consumatorului "nal, se stabileşte prin

lege , conform unei metodologii , o cantitate de energie din consumul intern brut

care trebuie să "e acoperită din surse de energie SH4 acreditate'

?entru anul ./10 av#nd &n vedere to!i aceşti factori, ponderea &n consumul

na!ional a energiei provenite din SH4 sus!inute prin sistemul de promovare a fost

stabilită la 15' Da sf#rşitul anului &nsă, cei $%<2 8Vh produşi &n instala!iile

sus!inute prin sistemul de promovare a reprezentat 11 din consumul intern

brut, cu 0 mai puşin dec#t nivelul de 15 stabilit pe baza estimărilor ini!iale'

8ra"cul din "gura 8Q'0 reprezintă cantităşile obligatorii stabilite de

energie produsă din surse regenerabile sus!inute, fa!ă de cele realizate, pentru

perioada ./1/ Y ./10'



;ig' 8Q'0 6otele anuale obligatorii stabilite şi realizate de energie SH4 carebene"ciază de sistemul de promovare prin 6R'

iferen!a de la cei $.<28Vh produşi &n centrale care au bene"ciat de

sistemul de promovare şi care au constituit 11 din consumul na!ional

brut, p#nă la cei ..,0TVh, adică 5/ din consumul na!ional brut şi care a

provenit deasemenea din surse regenerabile, constituie, constiuie energie

produsă &n centrale care nu bene"ciată de sistemul de promovare, cum

sunt de e:emplu centralele hidroenergetice cu o putere instalată mai

mare de 1/FV'



8ra"cul 8Q'5 prezintă produc!ia de energie sus!inută prin sitemul de

promovare pentru anul ./10, pentru "ecare tip de energie'

;ig' 8Q'5' ?roducşia de energie &n centrale care au bene"ciat de sistemulde promovare &n ./10, pentru "ecare tip de sursă'

Situa!ia certi"catelor verzi emise pentru tranzac!ionare pr tip de sursă

regenerabilă de energie, pentru anul ./10 este următoareaE $5,51

producătorilor din surse eoliene, 11,1. producătorilor dim surse hidro,

1%,20 celor din surse fotovoltaice şi ,5 celor din biomasă' 8ra"cul

8Q' reprezintă evolu!ia anuală a numărului de certi"cate verzi emise

producătorilor de enrgie din surse regenerabile &n perioada .// Y ./10'



;ig'8Q'' 4volu!ia numărului de certi"cate verzi emise in perioada .// -./10

n anul ./10 certi"catele verzi au fost tranzac!ionate la un pre! mediu

ponderat de 12/,<1 DeiZ6R iar pe pia!a contractelor bilaterale valoarea

medie a unui 6R a fost de ./5,01 DeiZ6R, iar venitul unitar al

producătorului de energie care a bene"ciat de sistemul de promovare a

&nregistrat o valoare medie de 20, euroZFVh, respectiv de 510,.

DeiZFVh'



;ig'8Q'$ 4volu!ia venitului unitar al producătorilor de energie din sursereginerabile pentru perioada .//0 Y ./10'

easemenea, costurile acestui sistem de promovare s-au regăsit &n

factura consumatorului "nal, in perioada ianuarie decembrie ./10 intr-un

cuantum de 5/,/5 DeiZFVh' (%,2. euroZFVh)' 7mpactul &n pre!ul energiei

electrice la consumatorul "nal pentru perioada .// Y ./10 este

prezentat &n gra"cul 8Q'<'



;ig'8Q'<' 4volu!ia impactului aplicării sistemului de promovare a energiei

regenerabile &n pre!ul energiei electrice la consumatorul "nal pentruperioada .// Y ./10'

atele cu privire la aplicarea sistemului de promovare pentru anul ./10

sunt preluate din raportul publicat de =>H4 pentru respectiva perioadă

(*Haport de monitorizare a func!ionării sistemului de promovare a 4 Y SH4

&n anul ./10+)'

9.. )ote/ţialul oto@oltaic /aţio/al aţă 1e restul statelo #!

?entru analiza capacită!ii energetice a radia!iei solare, &ntre .//1 şi .//,

pe baza datelor climatice şi a unor modele a radia!iei solare, s-a dezvoltat o

bază de date europeană cu valorile inciden!ei acestei radia!ii, "ind integrată sub



forma Sistemului 7nforma!ional 8eogra"c ;otovoltaic sau ?R87S (?hotovoltaic

8eogra"c 7nformation S[stem)' Oaza de date cu o rezolu!ie de 11cm _ 11cm,

constă &n media lunară şi anuală a radia!iei solare şi a parametrilor climatici

&nrudi!i ca de e:emplu temperatura av#nd ca referin!ă perioada 12%1 Y 122/ a

fost utilizată pentru analiza caracteristicilor regionale şi na!ionale a resurselor

energiei solare pentru evaluarea poten!ialului fotovoltaic &n cele . de state I4'

4stimarea poten!ialului energetic al tehnologiilor fotovoltaice curente este primul

pas &n realizarea unor scenarii pentru stabilirea capacită!ii energetice viitoare şi

pentru implementarea ra!ională a unui cadru legal şi "nanciar pentru a sprijini

dezvoltarea industriei fotovoltaice' =stfel se considra trei factori care să

reprezinte poten!ialul energetic fotovoltaicE media anuală a cantită!ii de

electricitate produsă de un sistem fotovoltaic standard av#nd puterea nominală

de 1\V, poten!ialul teoretic al energiei fotovoltaice şi necesarul de capacitate

instalată, şi capacitatea instalată necesară pentru a acoperi 1 din consumul

na!ional de electricitate pentru "ecare stat membru I4'

4:istă patru factori care determină performan!a economică a unui sistem

fotovoltaicE energia solară disponibilă la suprafa!a solului, costul pe unitatea de



energie s-au a puterii nominale instalate (Z W p ), durata de via!ă a

sistemului şi costurile opera!ionale, inclusiv costul capitalului' eşi cantitatea

acestei resurse energetice depăşeşte cu mult necesarul, e:ploatarea sa este

determinată de cunoaşterea factorilor geogra"ci şi temporali care &i afectează

dinamica' =naliza geogra"că a disponibilită!ii resursei primare de energie solară

poate &mbunătă!i &n!elegerea poten!ialului tehnologiilor fotovoltaice de a

contribui la viitoarea structură energetică şi poate ajuta la elaborarea unor

politici e"ciente'

eşi mai e:istă sisteme de estimare a radia!iei solare, =4HS (=tlasul

4uropean al Hadia!iei Solare) sau 4HS= (4uropean Solar Hadiation =tlas),

Feteonorm, >=S=, SS4 sau *SateYDight+ acestea nu &ntrunesc toate condi!iile

pentru a putea " utilizate pe scară largă, ca de e:emplu o arhitectură softare

deschisă cu o rezolu!ie spa!ială ridicată i integrată &ntr-un sistem 87S, sau o

interfa!ă vizuală bazată pe hăr!i pentru a putea " utilizată cu uşurin!ă de către

neprofesionişti' =cest lucru a dus la dezvoltarea Sistemului 7nformatic

8eogra"c ;otovoltaic, ?R87S' Oaza de date, care cuprinde caracteristicile

radia!iei solare pentru continentul european, a fost realizată utiliz#nd modelul

radia!iei solare *r. su/” şi programe dedicate integrate &n platforma softare



8H=SS' =lgoritmii utiliza!i &n sistemul de modelare * r. su/” se bazează pe

ecua!iile publicate &n =tlasul 4uropean al Hadia!iei Solare (4SH=), modelul

estim#nd cele trei componente ale iradian!ei globale, iradian!a directă, difuză

şi re9ectată, pentru suprafe!e orizontale sau &nclinate' ?rincipalii parametri

utiliza!i pentru modelare &i constituie măsurătorile energiei solare directe şi

difuze şi a turbidită!ii atmosferice, şi un model digital al altitudinii, pentru a se

lua &n considerare proprietă!ile terenului şi efectul de umbrire cauzat de acestea'

Oaza de date ini!ială reprezintă perioada 12%1 Y 122/ şi con!ine media lunară şi

anuală a iradia!iei globale zilnice pe o suprafa!ă orizontală, raportul dintre

iradian!a difuză şi iradian!a orizontală globală şi indicii de claritate ai cerului'

=curate!ea valorilor ob!inute prin modelare a fost comparată cu datele

meteorologice utilizate &n calcule' ?rin compararea mediilor anuale ale iradian!ei

orizontale globale abaterea medie este de %,2 VhZ m2

adică /,0 iar eroarea

medie pătratică pentru &ntregul set de date este de 11%VhZ m2

adică 0,<'

atele ini!iale reprezent#nd valorile medii ale perioadei 12%1 Y 122/ se utilizează

&mpreună cu diferite unelte softare pentru determinarea unor parametrii care



sunt &n rela!ie cu produc!ia de energie solarăE iradian!a globală pentru suprafe!e

orizontale şi &nclinate, pro"lele zilnice ale condi!iilor atmosferice, valorile medii

ale iradian!ei directe, difuze şi re9ectate care compun iradianta globală,

cantitatea medie de energie produsă de sitemele fotovoltaice ":e sau care

urmăresc pozi!ia soarelui, &nclina!ia şi orientarea optimă a modulelor

fotovoltaice ":e pentru a ma:imiza randamentul energetic, şi cantitatea de

electricitate produsă de sistemele fotovoltaice &n func!ie de temperatura

mediului'

Hezultatele eviden!iază diferen!e semni"cative regionale şi na!ionale &n cadrul

statelor membre I4 determinate de latitudine, de varia!ia terenului şi a

condi!iilor locale de mediu' ?entru a se reliefa produc!ia de energie &n func!ie de

zonele geogra"ce se consideră ini!ial module fotovoltaice dispuse orizontal'

?rin orientarea spre sud ş i la un unghi optim se ma:imizează produc!ia anuală

de energie, acesta "ind modul uzual de instalare a modulelor fotovoltaice'

Qăr!ile din "gura $'5'1'a' şi $'5'1'b' prezintă produc!ia poten!ială de energie,

pentru "ecare 1 KW p (1\V Y putere nominală) a unui sistem fotovoltaic av#nd

modulele dispuse orizontal şi respectiv la o &nclina!ie optimă'



;ig'$'5'1' 6antitaea anuală de energie produsă de un sistem av#nd putereanominală de 1\V dacă acesta este dispusE

a) Lrizontal b) Rertical

8ra"cele din "gura $'5'. prezintă datele regionale pentru trei tipuri de aşezare a

modulelor, orizontal, optim şi vertical pentru "ecare stat al Iniunii 4uropene şi



Turcia, enumerate &n ordinea descendentă a mediei na!ionale' 4:tremele

marcate cu linie punctată reprezintă valorile minime şi respectiv ma:ime ale

"ecărei !ări, iar marginile inferioare şi superioare delimitează probabilitatea de

minim şi respectiv ma:im 2 ca respectivele valori să se refere la zone

populate urbane, "ind considerate şi luate &n calcul &n acest fel pentru a se putea

elimina din cadrul analizei valorile corespunzătoare e:tremelor reliefului'



;ig'$'5'.' 6antitatea anuală de electricitate generată de un sistem fotovoltaic

av#nd puterea nominală de 1 W

p pentru "ecare stat I4 şi Turcia, pentrumodule dispuseE a) orizontal b) optim c) vertical' Dinia continuă reprezintă

valoarea medie pentru "ecare !ară' 4:tremele liniilor punctate reprezintăvalorile minimă respective ma:imă ale "ecărei !ari iar dreptunghiul reprezintă

faptul că e:istă o probabilitate de 2/ ca respectivele valori să se refere lazone urbane sau populate'



Se poate observa deci că nivelul cantită!ii de electricitate produsă pentru "ecare

1\ W

p putere nominală variază de la 5</Vh p#nă la 102/Vh' Dimita

inferioară este puternic determinată de efectul de umbrire al terenului muntos,

pentru loca!ii neafectate de relief cantitatea anuală de energie nescăz#nd sub

0/VhZVp valoare corespunzătoare recordului Scandinaviei' acă se iau &n

considerare numai zonele populate, varia!ia poten!ialului energetic este pu!in

mai restr#nsă, de la $0/VhZVp &n nordul ;inlandei la 100/ VhZVp &n Falta'

6u alte cuvinte, dacă comparăm numai zonele locuite, acelaşi sistem fotovoltaic

va produce apro:imativ de . ori mai multă electricitate &n Falta dec#t &n nordul

;inlandei' Totuşi, e:istă diferen!e geogra"ce semni"cative, iar dacă ne

&ndreptăm aten!ia asupra zonelor locuite se pot identi"ca zone climatice' ?rima

şi cea mai favorabilă cuprinde ?ortugalia şi regiunea mediteraneeană, Falta,

6ipru, sudul Spaniei, 7talia, 6roa!ia, 6orsica, 8recia şi sudul Turciei, unde un

sistem fotovoltaic bazat pe siliciu cristalin produce anual &ntre 11//Vh şi

100/Vh pentru "ecare 1\V putere instalată'

e remarcat &nsă este faptul că Hom#nia se a9ă totuşi &n a doua zonă climatică,

zonă care prezintă deasemenea condi!ii favorabile şi care cuprinde nordul



Spaniei, 7talia, 6roa!ia, zona Fării >egre, av#nd din abunden!ă energie solară' n

aceste regiuni cantitatea de energie produsă anual de acelaşi sistem de 1\V

putere nominală este de 1/// Y 11// VhZVp, ceea ce reprezintă un poten!ial

semni"cativ &n compara!ie cu 8ermania de e:emplu, unde energia produsă

anual de acelaşi sistem este de <// Y %//VhZ W p dar care chiar şi &n aceste

condi!ii mai pu!in favorabile are &n prezent cea mai mare capacitate instalată din

4uropa &n anul ./10 acesta "ind de 0$8 W p depăşind cu mult urmatorea

clasată, 7talia cu o capacitate de 1<8 W p , &n condi!iile &n care Hom#nia

dispunea la sf#rşitul lui ./10 de apro:imativ 110% MW p cu toate că se a9ă

&ntr-o pozi!ie foarte favorabilă, "ind pe locul 2 &n topul statelor cu cel mai ridicat

nivel al radia!iei solare, după !ări ca 8recia, 6ipru sau 7talia, iar 8ermania se a9ă

pe locul 12 &n acest clasament'

in zona 0, &n care se produc apro:imativ %//-1///Vh dintr-un W p putere

nominală fac parte ;ran!a, 4uropa 6entrală, Ingaria, Slovenia, =ustria, Slovacia,



iar zona a-5-a cuprinde >ord-Restul 4uropei sudul 7rlandei, =nglia, Vales,

8ermania, Oenelu:, anemarca şi nordul 4uropei 6entrale cu ?olonia,

Hepublica 6eha, statele baltice, sudul ;inlandei şi Suedia, unde dintr-un W p

putere nominală se produc doar <// Y %// VhZ W p anual' Pona a cincea

are o produc!ie de sub <//VhZ1 W p din aceasta făc#nd parte Sco!ia şi !ările

nordice, Suedia şi ;inlanda'

Hom#nia are deci o pozi!ie favorizată şi poate pro"ta din plin de avantajele

energiei fotovoltaice, mai ales odată cu scăderea costurilor sistemelor şi cu

politica favorabilă a I4 &n acest domeniu, inclusiv &n ceea ce priveşte "nan!area

prin programul ?LS .//< Y ./10 6reşterea 6ompetitivită!ii 4conomice,

program prin care se pot "nan!a şi proiecte energetice'

;a!ă de datele ob!inute pentru aşezarea orizontală a modulelor, dacă acestea

sunt dispuse la o &nclina!ie optimă, e"cien!a energetica va creste' ?rincipalii

factori care determină această &nclina!ie sunt latitudinea şi componenta difuză

a radia!iei globale, iar orientarea corectă pentru emisfera >ordică va " spre sud'



=stfel, &n cea mai mare parte a 4uropei, &ntre lat > şi lat >, radia!ia difuză

are o valoare ridicată iar unghiul optim de &nclina!ie se situează &ntre şi .

;ig'$'5'0' Inghiul optim de &nclinare al sistemelor fotovoltaice pentru statele I'4'

Ingiul optim de &nclina!ie pentru un modul &ndreptat spre sud, unghiul la

care modulul primeşte cea mai mare cantitate din totalul radia!iei globală

anuală' Dinia continuă reprezintă valoarea medie, iar semni"ca!iile gra"ce sunt

aceleaşi pentru "g $'5'.'

In alt avantaj al Homaniei , care reiese din acest studiu &l constituie diferen!ele

nesemni"cative ale radia!iei solare &ntre diferitele regiuni ale !ării, varia!iile

acesteia &n func!ie de zone "ind relative mici' =stfel &n unele regiuni pot e:ista



discrepan!e din acest punct de vedere, cum este sudul ;ran!ei, unde de la o

regiune la alta pot e:ista varia!ii ale radia!iei solare anuale chiar şi de //VhZ

W p ceea ce reprezintă 5< din media na!ională' =ceste diferen!e pot

in9uen!a strategia na!ională de implementare a producerii electricită!ii bazate pe

celule fotovoltaice, iar din moment ce *Vh+ &nseamnă de fapt bani pentru

utilizatorul "nal, acest lucru poate avea unefect considerabil asupra deciziilor

investi!ionale' n cazul &n Hom#niei &nsă această varia!ie este destul de redusă şi

se situează la acelsi nivel cu Facedonia, 8ermania sau Farea Oritanie,

diferen!ele ne"ind mai mari de 1/VhZ W p '



;ig'$'5'5' iferen!ele regionale ale cantită!ii de energie produsă de un sistemde 1Vp comparativ cu mediile na!ionale'

L altă caracteristică ce poate " analizată pe baza instrumentelor ?R87S

este poten!ialul fotovoltaic teoretic şi reprezintă suprafa!a totală ce ar trebui

acoperită de module fotovoltaice pentru a asigura &ntreg consumul de energie

electrică la nivel na!ional' ?ornind de la un sistem cu o putere nominală de 1\

W p , format din module care vor avea o suprafa!ă de apro:imativ 2, m2

,

un modul uzual de .//V av#nd o suprafa!ă de 1,2 m2

şi &mpăr!ind valoarea

consumului anual total la nivel na!ional la cantitatea de energie anuală produsă



de un sistem de 1 W p dispus la &nclina!ia optimă, se ob!ine o estimare

apro:imativă' Suprafa!a teoretică a modulelor fotovoltaice pentru "ecare !ară

depinde de consumul de energie şi de radia!ia solară disponibilă, variind astfel

&ntre /,1 pentru statele baltice, Hom#nia şi Turcia, şi 0,$ din suprafa!a totală a

!ării pentru Oenelu: sau Falta' 8ra"cul din ;ig'$'5'' prezintă &n procente,

pentru "ecare stat I4, suprafa!a care ar trebui acoperită cu module fotovoltaice

pentru a satis"ce &ntreg consumul intern'

;ig'$'5'' Suprfa!a care ar trebui acoperită cu module fotovoltaice pentru a sus!ine

&ntregul consum intern, pentru "ecare stat I'4'

Hom#nia se a9ă iarăşi &ntr-o pozi!ie favorabilă alături de celelalte !ări care

bene"ciază de o intensitate ridicată a radia!iei solare suprafa!a sistemelor

fotovoltaice necesară pentru a putea acoperi consumul na!ional la nivelul anului

.//, an &n care a fost efectuat studiul, "ind de numai /,1$ din suprafa!a totală



a teritoriului al !ării, comparativ cu 1,<5 sau cu 1,<1 pentru Farea Oritanie şi

respectiv 8ermania' =ceste cifre reprezintă totuşi o estimare apro:imativă

datorită faptului că modulele fotovoltaice mai recente au o e"cien!ă mai ridicată,

ceea ce duce la o scădere a suprafe!ei necesare pentru 1 W p iar suprafa!a

unui sistem fotovoltaic nu se traduce neapărat &n amprentă la sol a acestuia

deoarece datorită &nclina!iei modulului acesta are o suprafa!ă mai mică'

easemenea av#nd ca referin!ă aceeaşi cantitate medie de energie

produsă de un sistem cu puterea nominală de 1 W p , orientat la &nclina!ia

optimă, se poate estima suprafa!a instalată necesară pentru sus!inerea a 1 din

consumul na!ional de electricitate speci"c "ecărei !ări, aceasta put#nd "

raportată la numărul de locuitori, ob!in#ndu-se astfel suprafa!a pe cap de

lociutor necesară pentru asigurarea a 1 din totalul consumului na!ional' n

majoritatea cazurilor asigurarea unui procent din totalul consumului de

electricitate necesită suprafe!e izolate cuprinse &ntre /,1 m2

şi /,2 m2

pe cap

de locuitor, e:cep!ie făc#nd ;inlanda, Du:emburg şi Suedia datorită consumului



ridicat de energie pe cap de locuitor' L suprafa!ă de sub 1 m2

reprezintă spre

e:emplu aceeaşi suprafa!ă pe care o ocupă &n mod obişnuit o antenă pentru

recep!ia canalelor TR prin satelit' 8ra"cul din "gura $'5'$' reprezintă

suprafe!ele pe cap de locuitor necesare pentru a se asigura 1 din totalul

consumului na!ional speci"c "ecărei !ări' 6el mai aproape de acest deziderat se

a9ă 8ermania unde &ncă de la sf#rşitul anului .// capacitatea instalată atinsese

10<F W p şi asigura &n acel moment /,. din totalul consumului na!ional'

Fig.6.4.6. Suprafaţa modulelor, în m2

pe cap de locuitor, necesară pentru a susţine 1% din

consumul naţional, pentru fiecare stat U.E. Pentru comparaţie linia punctată repreintă suprafaţa uneiantene para!olice pentru recepţia canalelor t" prin satelit cu un diametru de #,$m.



Se observă că &n Hom#nia pentru ob!inerea a 1 din consumul na!ional de

electricitate este su"cientă o suprafa!ă instalată de numai /,1< m

2

pe cap de

locuitor, ceea ce &nseamnă apro:imativ un modul fotovoltaic pentru "ecare 1/

locuitori, suprafa!a unui modul uzual "ind de 1,% m2

' Kara noastră este

devansată numai de Turcia unde pentru producerea energiei echivalentă cu 1

din consum este su"cientă o suprafa!ă activă fotovoltaică de /,11 m2

pe cap

de locuitor'

L astfel de pozi!ie reliefează faptul că, av#nd &n vedere intensitatea

radia!iei solare şi poten!ialul energetic reprezentat de aceasta implementarea

tehnologiilor fotovoltaice reprezintă o alternativă viabilă pentru produc!ia de

energie, mai ales "ind o resursă nepoluantă şi inepuizabilă' Totuşi at#t la nivel

european c#t şi na!ional dezvoltarea sistemelor fotovoltaice şi mai ales celor

conectate la re!eaua de distribu!ie depinde &ncă foarte mult de programele

o"ciale de promovare' Succesul unor ini!iative la nivel na!ional demonstreză

cum diferite programe pliate pe realită!ile locale pot duce la creşterea pe termen



lung a utilizării energiei solare' in păcate &nsă tehnologiile fotovoltaice nu sunt

&ntotdeauna considerate o alternativă de viitor "ind &ncă insu"cient sprijinite prin

politici o"ciale, mai ales la nivel na!ional' 8ermania, &n ciuda faptului că e:istă

numeraose regiuni &n 4uropa &n care resursele de energie solară sunt mult mai

generoase, a reuşit datorită =ctului pentru 4nergie Hegenerabilă, adică au unor

măsuri guvernamentale ferme, să devină lider pe o pia!ă care la nivel mondial se

a9ă &n e:pansiune rapidă, 8ermania, av#nd &n ./10 o putere instalată de 0$8

W p ' 8ra"cul din "gura $'5'< prezintă evolu!ia capacită!ii instalate pentru

"ecare stat I4 &n perioada .// Y ./10'

@I@I8F7+IE

•

#7luminium 7llo;s in Solar Po)er ? @enefits and imitations$G 7mir +azare!6&a;san &o!ammadiG 2=13G '!ttpCDDd.doi.orgD1=.55D5421(.• #Suns!ot Nision Stud;$G!ttpCDD)))1.eere.energ;.govDsolarDpdfsD492c!apter4.pdf G

2=12• #Principalele prioecte romne-ti$G '...............(• !ttpCDD)iAipedia.comDsolarcellD '................(• #e!nologii cu grad scăzut de poluare pentru o%ţinerea celulelor fotovoltaice utiliznd

materiale oidice nanostructurate ? L7L8&7"E$ G Insitutul Laţional pentru&icrote!nologie 'I&( @ucure-tiG '!ttpCDD))).imt.roDnanomat cell(.

• #"elule fotovoltaice pe %ază de filme su%ţiri o%ţinute prin te!nologii alternative prntru

producerea nde energii curate$ Insitutul Laţional de "ercetare ,ezvoltare pentruInginerie Electrică ' I"PE "7( @ucure-tiG '!ttpCDD))).icpeca.roDroDvoltera(.

http://dx.doi.org/10.5775/54721

http://www1.eere.energy.gov/solar/pdfs/47927_chapter4.pdf

http://wikipedia.com/solarcell/

http://www.imt.ro/nanomat

http://www.icpe-ca.ro/ro/voltera

http://www1.eere.energy.gov/solar/pdfs/47927_chapter4.pdf

http://wikipedia.com/solarcell/

http://www.imt.ro/nanomat

http://www.icpe-ca.ro/ro/voltera

http://dx.doi.org/10.5775/54721



• #Industrial ec!nolog; of &ulticr;staline Silicon Solar "ells$G P.PaneA6 &.ipinsAiG

8ptoelectronics evie) 11'4( 2==3.• #"asting tec!nologies for Solar Silicon BafersC @locA casting and ri%%onFro)t!on

Su%strate$G 7.Sc!onecAer6 7.&ullerG '.............(•

!ttp !ttpCDDen.)iAipedia.orgD)iAiD"zoc!ralsAiprocess.• #B!at is silica$G ,r. :amar S!a! 7rrifinG !ttpCDDmineral.eng.usm.m;D)e%< 2=!a

laman< 2=mineralDsilica<2=sand.pdfG 2==4.• #Silica &ineral "ommodit; Profile Lo.2$G Le) @runs)icA Latural esourcesG

!ttpsCDD%ooAs.google.roD%ooAsYid]t4!au=%)"Tpg]S735P70Tlpg]S735P70• #2=12 &inerals Jear%ooA6 Silicon 7dvance release$G .S. Feological Surve;G ,ec

2=13 '..........(! DD iAi di D iAiD f ' l i (

http://mineral.eng.usm.my/web%25%2020ha%20laman%25



http://en.wikipedia.org/wiki/Wafer_(electronics)



http://en.wikipedia.org/wiki/Wafer_(electronics)

tehnologii fotovoltaice

Documents