aurinkokenno

Aurinkokenno on laite, joka muuntaa auringon säteilyenergian sähköenergiaksi fotovoltaattiseen ilmiöön perustuen. Se koostuu pienestä kennosta, jonka sisällä valon energia vapauttaa elektronin ja aukon. Kun näitä varauksia siirretään ulkoiseen virtapiiriin, syntyy sähkövirta. Useita kennoja kytketään sarjaan ja/tai rinnan muodostaen aurinkopaneelin, jota käytetään rakennusten, kulkuneuvojen ja muiden laitteiden sähköntuotantoon.

Toimintaperiaate perustuu materiaaleihin muodostuvaan sähköiseen kenttään: valon avulla vapautuneet elektronit ja aukot eroavat ja liikkuvat kohti sähköjohtimia, jolloin syntyy sähkövirta. Kennon tehokkuus riippuu materiaalista, rakenteesta ja ympäristöolosuhteista.

Kennotyypit: kristallipiikennoja (monikristallisia ja yksikristallisia pi-kennoja) sekä ohutkalvokennoja, kuten CdTe-, CIGS- ja perovskite -kennoja sekä kehitteillä olevia orgaanisia/hybridikehnoja. Kristallipiikennojen hyötysuhteet ovat usein korkeimpia, mutta ohutkalvot voivat olla halvempi ja kevyempi valmistaa sekä soveltua joustaville alustoille.

Suorituskyky: laboratoriossa yksittäisillä kennoilla saavutetaan noin 20–26 prosentin hyötysuhteita, riippuen tekniikasta; kaupallisissa moduuleissa tyypillinen hyötysuhde on noin 17–23 prosenttia. Perovskite-teknologian kehitys on erityisen lupaavaa, mutta pitkäikäisyys ja stabiilius ovat edelleen haasteita.

Käyttö ja markkinat: aurinkokennoja käytetään laajasti aurinkopaneeleina asuin- ja teollisuuskohteissa sekä erityissovelluksissa, kuten satelliiteissa ja sähköverkkoihin liitettävissä järjestelmissä. Elinkaari, kustannukset ja kierrätys ovat keskeisiä seikkoja.

Historia: ensimmäiset käytännön aurinkokennot kehitti Bell Labs vuonna 1954; niiden hyötysuhde oli noin 6 %. Sittemmin teknologia on kehittynyt nopeasti ja tehnyt aurinkokennoista merkittäviä uusiutuvan energian ratkaisuja.

Haasteet ja tulevaisuus: tärkeimmät haasteet ovat tuotantokustannukset, materiaalien saatavuus, pitkäikäisyys ja kierrätys, sekä järjestelmien optimointi ja energian varastointi. Teknologian kehitys etenee nopeasti kohti korkeampia hyötysuhteita ja parempaa kestävyyttä.

---