İncə film günəş panelləri nədir

1. İncə film günəş panelləri nədir?

Tək və ya çox kristal silisiumdan hazırlanan birinci nəsil günəş batareyalarından fərqli olaraq, nazik təbəqəli günəş panelləri dəyişdirmək üçün müxtəlif şüşə, plastik və ya metaldan ibarət səth üzərində bir və ya çox qatlı PV elementlərindən istifadə etməklə istehsal olunur. günəş işığı elektrikə çevrilir. İncə təbəqə günəş texnologiyası üçün ən çox istifadə edilənlər kadmium tellurid (CdTe), mis indium qallium selenid (CIGS), amorf silikon (a-Si) və qalium arseniddir (GaAs).

2 İncə təbəqə günəş panellərinin quruluşu

İncə təbəqə günəş panelləri çox sayda nazik təbəqəli günəş batareyalarından ibarətdir və fotovoltaik effekt vasitəsilə elektrik enerjisi yaratmaq üçün Günəşdən gələn işıq enerjisindən (fotonlardan) istifadə edir. Buraya həmçinin təbəqələr, arxa təbəqə və qovşaq qutusu daxildir, bunların hamısı günəş panellərinin normal işləməsini təmin etmək üçün birlikdə işləyir.

İncə təbəqə günəş hüceyrələri nədir?

İncə təbəqəli günəş batareyaları günəş işığını fotovoltaik effektlə elektrik enerjisinə çevirən elektron cihazlardır. Nazik təbəqəli hüceyrələr daha az materialdan istifadə edirlər - hüceyrənin aktiv sahəsi adətən cəmi 1 ilə 10 mikrometr qalınlığında olur. Həmçinin, nazik təbəqəli hüceyrələr adətən avtomatlaşdırılmış, davamlı istehsal prosesi ola bilən geniş sahəli prosesdə istehsal oluna bilər.

Üstəlik, nazik təbəqəli günəş panelləri işləmək üçün qalay oksidi kimi şəffaf keçirici oksidin nazik təbəqəsindən istifadə edir. Halbuki nazik təbəqəli hüceyrələr, heteroqovuşma adlanan bir interfeys ilə elektrik sahəsini daha yaxşı yaratmaq üçün yarımkeçirici materialların çox kiçik kristal dənələrindən hazırlanır. Ümumiyyətlə, bu cür nazik təbəqəli qurğular tək bir vahid kimi, yəni monolitik şəkildə hazırlana bilər, bu da bir növ substratda, o cümlədən əks-yansıma əleyhinə örtük və şəffaf keçirici oksidin çökməsi ilə lay-lay ilə örtülmüşdür.

qatlar nədir?

Adətən nazik təbəqəli günəş panelinin üstündə spektrin yalnız yüksək enerjili ucundan işıq enerjisini udmaq üçün "pəncərə" təbəqəsi adlanan çox nazik (0,1 mikrondan az) təbəqə var. O, kifayət qədər nazik olmalıdır və bütün mövcud işığın interfeysdən (heteroqovşaq) uducu təbəqəyə keçməsi üçün kifayət qədər geniş diapazona (2,8 eV və ya daha çox) malik olmalıdır. Pəncərənin altındakı udma təbəqəsi, adətən qatqılı p-tipi, yüksək cərəyan üçün yüksək udma qabiliyyəti (fotonları udmaq qabiliyyəti) və yaxşı bir gərginlik təmin etmək üçün uyğun bir band boşluğu ilə təchiz edilmişdir.

Backsheet nədir?

Bir polimer və ya müxtəlif əlavələrlə polimerlərin birləşməsi olaraq, arxa təbəqə günəş hüceyrələri ilə xarici mühit arasında bir maneə təmin etmək üçün nəzərdə tutulmuşdur. Buradan görə bilərik ki, arxa vərəq günəş panelinin davamlılığı, səmərəliliyi və uzunömürlülüyünün vacib komponentidir.

qovşaq qutusu nədir?

Elektrik birləşmələrini yerləşdirmək və qorumaq üçün istifadə olunan elektrik korpusu kimi, qovşaq qutusu elektrik birləşmələri üçün təhlükəsiz və təhlükəsiz mühit təmin etmək üçün xüsusi olaraq hazırlanmışdır ki, beləliklə cərəyan edən naqillərlə təsadüfən təmasın qarşısını almaq və gələcək texniki qulluq və ya təmiri asanlaşdırmaqdır. Adətən bir PV qovşaq qutusu günəş panelinin arxasına yapışdırılır və onun çıxış interfeysi kimi fəaliyyət göstərir. Əksər fotovoltaik modullar üçün xarici əlaqələr sistemin qalan hissəsi ilə hava şəraitinə davamlı birləşmələri asanlaşdırmaq üçün MC4 konnektorlarından istifadə edir. USB güc interfeysi də istifadə edilə bilər.

3 İncə film günəş panellərinin inkişaf tarixi

Nazik təbəqəli günəş panellərinin tarixi 1970-ci illərə, tədqiqatçıların günəş enerjisindən istifadə etmək üçün yarımkeçiricilərin nazik təbəqəsinin (a-Si) istifadəsinə dair ilk araşdırmalarına başladığı zaman, o dövrdə kommersiya məqsədləri üçün nazik təbəqə texnologiyasına maraq yaranır. və aerokosmik tətbiqlər amorf silikon nazik təbəqəli günəş cihazlarının inkişafına kömək edir.

1980-ci illərdə texnologiyanın inkişafı, daha yüksək konversiya effektivliyinə və aşağı istehsal xərclərinə malik olan kadmium tellurid (CdTe) və mis indium qallium selenid (CIGS) kimi mövcud nazik təbəqə materiallarının yenilərinə genişlənməsini asanlaşdırdı.

1990-cı və 2000-ci illər yeni üçüncü nəsil günəş materiallarının - ənənəvi bərk cisim materialları üçün nəzəri səmərəlilik həddini aşmaq potensialına malik materialların kəşfiyyatında əhəmiyyətli irəliləyişlərin olduğu dövr idi. Boya həssas günəş hüceyrələri, kvant nöqtəli günəş hüceyrələri kimi yeni məhsullar hazırlanmışdır.

2010-cu illərdə və 2020-ci illərin əvvəllərində nazik təbəqəli günəş texnologiyasındakı yeniliklər üçüncü nəsil günəş texnologiyasını yeni tətbiqlərə genişləndirmək və istehsal xərclərini azaltmaq səylərini əhatə etmişdir. 2004-cü ildə Milli Bərpa Olunan Enerji Laboratoriyası (NREL) CIGS nazik təbəqə modulu üçün 19,9% dünya rekordu səmərəliliyinə nail oldu. 2022-ci ildə elastik üzvi nazik təbəqə günəş batareyaları parçaya inteqrasiya edildi.

Hal-hazırda, istehsala inteqrasiya olunmuş çevik üzvi nazik təbəqə günəş batareyaları onları ənənəvi silikon panellərdən daha yaxşı seçim edir. Və nazik film texnologiyası ABŞ-ın ümumi həcminin təxminən 19%-ni tutur. kommunal miqyaslı istehsalın 30%-i daxil olmaqla, həmin ildə bazar payı.

4. Günəş panellərinin növləri

Xammallarına əsasən nazik təbəqəli günəş batareyalarının istehsalı üçün istifadə olunan bir neçə növ material var, onları dörd növə bölmək olar. 

l Kadmium Tellurid (CdTe) İncə Film Panelləri yarımkeçirici material kimi şüşə və ya paslanmayan polad kimi substrat materialının üzərinə çökdürülmüş kadmium telluridin nazik təbəqəsindən istifadə edən günəş paneli növüdür. Onlar təkcə yüngül və asan quraşdırma deyil, həm də az işıqlı şəraitdə yüksək enerji istehsalına malikdir, yəni onlar hətta buludlu və ya buludlu havada da elektrik enerjisi istehsal edə bilirlər. CdTe nazik film günəş panellərinin Standart Test Şərtləri (STC) altında 19% səmərəliliyə çatdığı təxmin edilir, lakin tək günəş batareyaları 22,1% səmərəliliyə nail olub. Bununla belə, kadmiumun toksikliyi ilə bağlı bəzi narahatlıqlar var, çünki o, düzgün atılmadıqda ətraf mühitə zərər verə bilən ağır metaldır.

l Mis İndium Qallium Selenid (CIGS) Nazik Film Panelləri püskürtmə prosesi vasitəsilə substratın üzərinə molibden (Mo) elektrod təbəqəsi yerləşdirməklə istehsal olunur. Digər PV texnologiyaları ilə müqayisədə onlar yüksək effektivliyə malikdirlər və gələcəkdə nəzəri səmərəliliyi 33%-ə çatdıra bilərlər. Bundan əlavə, onlar çatlamağa və ya qırılmaya daha az meyllidirlər və asanlıqla idarə olunurlar. Bununla belə, bu üstünlüklərə baxmayaraq, dəyəri digər texnologiyalara nisbətən nisbətən bahadır və bu, onların gələcək inkişafına mane ola bilər.

l Amorf Silikon (a-Si) İncə Film Panelləri p-i-n və ya n-i-p konfiqurasiyası ilə birlikdə şüşə lövhələrin və ya çevik substratların işlənməsi ilə istehsal olunur. a-Si nazik film panellərinin üstünlükləri onların çevikliyi və yüngül konstruksiyasını əhatə edir ki, bu da onları düşərgə və ya uzaqdan sensorları gücləndirmək kimi portativ tətbiqlərdə istifadə üçün ideal edir. Bununla belə, bu panellər üçün keçirici şüşə bahalı olduğundan və proses yavaş olduğundan, onun qiyməti təxminən $0,69/W nisbətən bahadır.

l Qallium Arsenid (GaAs) Nazik Film Panelləri istehsal prosesinin adi nazik təbəqəli günəş batareyalarından daha mürəkkəbdir. Qeyd etmək lazımdır ki, onlar 39,2%-ə qədər yüksək effektivliyə nail olurlar və istilik və nəmə daha davamlıdırlar. Buna baxmayaraq, istehsal vaxtı, materialların dəyəri və yüksək böyümə materialları onu daha az əlverişli seçim edir.

5. nazik təbəqə günəş panellərinin tətbiqi

Silikon fotovoltaiklərə alternativ bir sinif olaraq, nazik təbəqəli günəş panelləri əsasən aşağıdakı sahələrdə istifadə olunur.

l Binaya İnteqrasiya edilmiş Fotovoltaiklər (BIPV)

Nazik film PV panelləri silikon panellərdən 90%-ə qədər yüngül ola bildiyindən, bütün dünyada geniş populyarlıq qazanmağa başlayan bir tətbiq BIPV-dir, burada günəş panelləri dam plitələrinə, pəncərələrə, zəif strukturlara və s. Əlavə olaraq,  bəzi növ nazik film PV yarı şəffaf edilə bilər ki, bu da günəş enerjisi istehsalına imkan verərkən evlərin və binaların estetikasını qorumağa kömək edir.

l Kosmik proqramlar

Yüngül, yüksək səmərəlilik, geniş işləmə temperaturu və hətta radiasiyaya qarşı zərər müqavimətinin üstünlükləri sayəsində nazik təbəqəli günəş panelləri, xüsusilə CIGS və GaAs günəş panelləri kosmik tətbiqlər üçün ideal olmuşdur.

l Nəqliyyat vasitələri və dəniz tətbiqləri

İncə təbəqəli günəş panellərinin ümumi tətbiqlərindən biri, estetikasını qoruyarkən elektrik enerjisi üçün istifadə oluna bilən nəqliyyat vasitələrinin damlarında (xüsusilə də RVs və ya avtobuslar) və qayıqların və digər gəmilərin göyərtələrində çevik PV modullarının quraşdırılmasıdır.

l Portativ proqramlar

Onun daşına bilmə qabiliyyəti və ölçüsü ona kiçik öz gücü ilə işləyən elektronika və Əşyaların İnterneti (IoT) sektorunda davamlı inkişafı təmin etdi və bu sektorun gələcək illərdə əhəmiyyətli dərəcədə böyüməsi gözlənilir. Və onun inkişafı ilə, qatlana bilən günəş panelləri, günəş enerjisi bankları, günəş enerjisi ilə işləyən noutbuklar və s. olan uzaq yerlərdə tətbiq oluna bilər.

6. İncə təbəqə günəş panellərinin inkişaf tendensiyaları

Dünya miqyasında günəş enerjisinin artan qəbulu, sərt enerji məhdudiyyətlərinin tətbiqi və yaşıl mənbələri şəbəkəyə inteqrasiya etmək üçün hökumətin artan səyləri ilə nazik təbəqəli günəş panellərinin 2030-cu ilə qədər 8,29% əlamətdar CAGR ilə təxminən 27,11 milyard ABŞ dollarına çatacağı gözlənilir. 2022 ilə 2030 Artım onun üstünlükləri və R&D, son dərəcə qənaətcil və asanlıqla yaradıldıqları üçün daha az material istifadə edir və daha az tullantı istehsal edir. Və R&Günəş batareyasının dayanıqlığını və performansını artırmaq üçün D də bazarın böyüməsi üçün yeni imkanlar yaradacaq.

Bununla belə, imkanlar çətinliklə birləşir. Yüksək rəqabət səviyyəsi, dəyişən tənzimləmə mühiti, eləcə də qıt maliyyə və resursların mövcudluğu o deməkdir ki, onlar hazırda qlobal bazar payının əhəmiyyətli bir hissəsini ala bilməyəcəklər.

7 İncə Film Günəş Panellərinin İnvestisiya Təhlili

İncə təbəqəli günəş batareyaları bazarı son illərdə inkişaf edir, bu da bir neçə amilin təsiri altındadır.

l Məhsul Tipinin Təhlili

2018-ci ildə CdTe elektrik enerjisini ənənəvi qalıq yanacaq mənbələrindən əhəmiyyətli dərəcədə aşağı və ya onunla bərabər qiymətə istehsal etdi. Qeyri-toksik, ucuz istismar və istehsal xərclərinə görə, hazırda kadmium tellurid kateqoriyası dünya miqyasında nazik təbəqəli günəş batareyası bazarında üstünlük təşkil edir və onun proqnoz dövrü ərzində ən sürətli sürətlə böyüməyə davam edəcəyi gözlənilir.

l Son İstifadəçi Təhlili

Quraşdırma və texniki xidmət xərclərini azaltmaq üçün artan inkişaf və tədqiqat istehlakçı ehtiyaclarını artıra bilər. 2022-ci ildə kommunal xidmətlər bazarı ümumdünya nazik təbəqəli günəş batareyaları bazarında üstünlük təşkil etdi və proqnoz dövrü ərzində ən sürətli şəkildə inkişaf etməyə davam edəcəyi proqnozlaşdırılır. . İncə təbəqəli günəş panelləri daha yavaş bir sürətlə deqradasiyaya uğradığından, ənənəvi c-Si günəş panellərinə potensial alternativ təklif edirlər.

l Regional Təhlil

Asiya-Sakit Okean regionu 2022-ci ildə nazik təbəqəli günəş batareyaları üçün dünyanın ən böyük bölgəsi idi və onun bir çox amillərin təsir etdiyi ən yüksək sürətlə genişlənməyə davam edəcəyi gözlənilir. Məsələn, dünyanın ən böyük günəş PV bazarı olan Çin 2030-cu ilə qədər bərpa olunan enerji hədəfini 20%-dən 35%-ə qaldıracaq. Çindəki kommunal miqyaslı günəş Fotovoltaik qurğuları əsasən nazik film texnologiyasından istifadə edir. Bundan əlavə, Yaponiya bundan sonra da yalnız davamlı gücdən istifadə etmək niyyətində olduğunu bəyan etdi.

8 Yüksək keyfiyyətli nazik təbəqə günəş panelləri üçün nəzərə alınmalı olanlar

Günəş panelləri alarkən təkcə qiymət və keyfiyyətə deyil, digər amillərə də diqqət yetirilməlidir.

l Səmərəlilik: Yüksək səmərəlilik günəş enerjisinin daha çoxunu elektrik enerjisinə çevirə bilər. Ümumiyyətlə yük daşıyıcılarının daha yüksək konsentrasiyasına malik olmaq, keçiriciliyi artırmaqla günəş batareyasının səmərəliliyini artıra bilər. Günəş batareyasına konsentratorun əlavə edilməsi yalnız səmərəliliyi artırmağa kömək etmir, həm də hüceyrənin istehsalı üçün lazım olan məkanı, materialları və xərcləri azalda bilər.

l Davamlılıq və istifadə müddəti: Bəzi nazik film modullarında müxtəlif şəraitlərdə deqradasiya ilə bağlı problemlər var. Bütün materiallar arasında CdTe temperaturla performansın pozulmasına ən yaxşı müqavimət göstərir. Digər nazik təbəqəli materiallardan fərqli olaraq, CdTe temperatur və rütubət kimi ətraf mühit şəraitinə kifayət qədər davamlıdır, lakin çevik CdTe panelləri tətbiq olunan gərginliklər və ya gərginliklər altında performansın azalması ilə üzləşə bilər.

l Çəki: Bu, nazik təbəqə günəş panelinin sıxlığına aiddir. Ümumiyyətlə, nazik təbəqə günəş paneli yüngül çəkiyə malikdir, buna görə də damınıza ölü çəki tətbiq etməkdən qorxmamalısınız. Buna baxmayaraq, quraşdırma üçün həddindən artıq yüklənməməsi üçün onları seçərkən çəki hələ də nəzərə alınmalıdır.

l Temperatur: Bu, İncə Film günəş panelinin işləyə biləcəyi minimum və maksimum temperatur deməkdir. Ümumiyyətlə, bütün ən yaxşı nazik təbəqə günəş panelləri minimum -40 ° C, maksimum temperatur isə 80 ° C hesab olunur.