Què són els panells solars de pel·lícula fina

1. Què són els panells solars de pel·lícula prima?

A diferència de les cèl·lules solars de primera generació fetes de silici monocristal·lí o multicristal·lí, els panells solars de pel·lícula prima es fabriquen utilitzant una o diverses capes d'elements fotovoltaics sobre una superfície formada per una varietat de vidre, plàstic o metall per convertir-los. llum solar en electricitat. I els més utilitzats per a la tecnologia solar de pel·lícula fina són el telurur de cadmi (CdTe), el selenur de coure indi gal·li (CIGS), el silici amorf (a-Si) i l'arsenur de gal·li (GaAs).

2 L'estructura dels panells solars de pel·lícula prima

Els panells solars de pel·lícula prima consisteixen en un gran nombre de cèl·lules solars de pel·lícula prima i utilitzen l'energia de la llum (fotons) del Sol per generar electricitat mitjançant l'efecte fotovoltaic. També inclou capes, fulla posterior i caixa de connexió, totes elles treballen conjuntament per garantir el funcionament normal de les plaques solars.

Què són les cèl·lules solars de pel·lícula fina?

Les cèl·lules solars de pel·lícula fina són dispositius electrònics que converteixen la llum solar en energia elèctrica mitjançant l'efecte fotovoltaic. Les cèl·lules de pel·lícula prima tendeixen a utilitzar molt menys material; l'àrea activa de la cèl·lula sol tenir només entre 1 i 10 micròmetres de gruix. A més, les cèl·lules de pel·lícula prima normalment es poden fabricar en un procés de gran àrea, que pot ser un procés de producció automatitzat i continu.

A més, els panells solars de pel·lícula prima fan servir una capa fina d'òxid conductor transparent, com l'òxid d'estany. Mentre que les cèl·lules de pel·lícula prima estan fetes de molts petits grans cristal·lins de materials semiconductors per crear millor el camp elèctric amb una interfície, anomenada heterounió. En general, aquest tipus de dispositius de pel·lícula prima es poden fabricar com una sola unitat, és a dir, monolíticament, amb la dipositat seqüencial capa sobre capa sobre algun substrat, inclosa la deposició d'un recobriment antireflectant i òxid conductor transparent.

Què són les capes?

Normalment, el panell solar de pel·lícula prima té una capa molt prima (menys de 0,1 micres) a la part superior anomenada capa de "finestra" per absorbir l'energia lluminosa només de l'extrem d'alta energia de l'espectre. Ha de ser prou prim i tenir un interval de banda prou ampli (2,8 eV o més) per deixar que tota la llum disponible a través de la interfície (heterounió) a la capa absorbent. La capa absorbent sota la finestra, normalment dopada de tipus p, està equipada amb una alta absorció (capacitat d'absorbir fotons) per a un corrent elevat i una banda intercalada adequada per proporcionar una bona tensió.

Què és el full de fons?

Com a polímer o una combinació de polímers amb diversos additius, la fulla posterior està dissenyada per proporcionar una barrera entre les cèl·lules solars i l'entorn exterior. Des del qual podem veure que el full posterior és un component crític en la durabilitat, l'eficiència i la longevitat d'un panell solar.

Què és la caixa de connexió?

Com a carcassa elèctrica que s'utilitza per allotjar i protegir connexions elèctriques, la caixa de connexió està especialment dissenyada per proporcionar un entorn segur i segur per a les connexions elèctriques per evitar el contacte accidental amb cables actius i per simplificar el manteniment o les reparacions futures. Normalment, una caixa de connexió fotovoltaica està connectada a la part posterior del panell solar i funciona com a interfície de sortida. Les connexions externes per a la majoria de mòduls fotovoltaics utilitzen connectors MC4 per facilitar connexions fàcils a prova d'intempèrie a la resta del sistema. També es pot utilitzar una interfície d'alimentació USB.

3 La història del desenvolupament dels panells solars de pel·lícula prima

La història dels panells solars de pel·lícula prima es remunta a la dècada de 1970, quan els investigadors van començar la seva primera exploració sobre l'ús de pel·lícula prima (a-Si) de semiconductors per aprofitar l'energia solar, en aquell moment l'interès per la tecnologia de pel·lícula prima per a ús comercial. i les aplicacions aeroespacials promouen el desenvolupament de dispositius solars de pel·lícula fina de silici amorf.

A la dècada de 1980, els avenços tecnològics van facilitar l'expansió dels materials de pel·lícula prima existents en altres de nous, com ara el telurur de cadmi (CdTe) i el seleniur de coure indi gal·li (CIGS), que té una major eficiència de conversió i uns costos de producció més baixos.

Les dècades de 1990 i 2000 van ser una època d'avenços significatius en l'exploració de nous materials solars de tercera generació, materials amb el potencial de superar els límits d'eficiència teòrica dels materials tradicionals en estat sòlid. Es van desenvolupar nous productes com ara cèl·lules solars sensibilitzades amb colorants i cèl·lules solars de punt quàntic.

A la dècada de 2010 i principis de la dècada de 2020, la innovació en la tecnologia solar de pel·lícula prima ha inclòs esforços per ampliar la tecnologia solar de tercera generació a noves aplicacions i reduir els costos de producció. El 2004, el National Renewable Energy Laboratory (NREL) va aconseguir una eficiència rècord mundial del 19,9% per a un mòdul de pel·lícula prima CIGS. El 2022, es van integrar cèl·lules solars orgàniques flexibles de pel·lícula prima a la tela.

Avui en dia, les cèl·lules solars orgàniques flexibles de pel·lícula prima integrades a les fabricacions les converteixen en una millor opció que els panells de silici tradicionals. I la tecnologia de pel·lícula prima va capturar aproximadament el 19% del total dels EUA. quota de mercat el mateix any, inclòs el 30% de la producció a escala de serveis públics.

4.Els tipus de plaques solars

Hi ha diversos tipus de materials que s'utilitzen per fabricar cèl·lules solars de pel·lícula prima, segons les seves matèries primeres, es poden dividir en quatre tipus 

l Els panells de pel·lícula fina de telurur de cadmi (CdTe) són un tipus de panell solar que utilitza una fina capa de telurur de cadmi dipositat sobre un material de substrat, com ara vidre o acer inoxidable, com a material semiconductor. No només són lleugers i fàcils d'instal·lar, també tenen una gran producció d'energia en condicions de poca llum, la qual cosa significa que poden generar electricitat fins i tot en temps ennuvolat o ennuvolat. S'estima que els panells solars de pel·lícula prima de CdTe van assolir una eficiència del 19% en condicions de prova estàndard (STC), però les cèl·lules solars individuals han aconseguit una eficiència del 22,1%. Tanmateix, hi ha algunes preocupacions sobre la toxicitat del cadmi, ja que és un metall pesat que pot causar danys al medi ambient si no s'elimina correctament.

l Els panells de pel·lícula fina de coure indi gal·li (CIGS) es fabriquen col·locant una capa d'elèctrode de molibdè (Mo) sobre el substrat mitjançant un procés de pulverització. En comparació amb altres tecnologies fotovoltaiques, tenen una alta eficiència i poden assolir una eficiència teòrica del 33% en el futur. A més, són menys propensos a trencar-se o trencar-se i són fàcils d'utilitzar. No obstant això, malgrat aquests avantatges, el cost és relativament més car que per a altres tecnologies, cosa que pot dificultar el seu desenvolupament posterior.

l Els panells de pel·lícula prima de silici amorf (a-Si) es fabriquen processant plaques de vidre o substrats flexibles, juntament amb una configuració p-i-n o n-i-p. Els avantatges dels panells de pel·lícula fina a-Si inclouen la seva flexibilitat i construcció lleugera, cosa que els fa ideals per utilitzar-los en aplicacions portàtils, com ara càmping o alimentar sensors remots. Tanmateix, com que el vidre conductor d'aquests panells és car i el procés és lent, el seu preu és relativament car de gairebé 0,69 dòlars/W.

l Els panells de pel·lícula prima d'arseniur de gal·li (GaAs) són més complexos que les cèl·lules solars de pel·lícula prima normals del procés de fabricació. Val a dir que aconsegueixen altes eficiències de fins al 39,2% i són més resistents a la calor i la humitat. No obstant això, el temps de fabricació, el cost dels materials i els materials de gran creixement, fan que sigui una opció menys viable.

5.Les aplicacions dels panells solars de pel·lícula prima

Com a classe emergent d'alternatives a la fotovoltaica de silici, els panells solars de pel·lícula prima s'utilitzen principalment en els camps següents.

l Fotovoltaica integrada en edificis (BIPV)

Com que els panells fotovoltaics de pel·lícula fina poden ser fins a un 90% més lleugers que els panells de silici, una aplicació que comença a ser àmpliament popular a tot el món és BIPV, on els panells solars s'uneixen a les teules, finestres, estructures febles, etc. A més,  alguns tipus de pel·lícula fotovoltaica fina es poden fer semitransparents, cosa que ajuden a mantenir l'estètica d'habitatges i edificis alhora que permeten la possibilitat de generació d'energia solar.

l Aplicacions espacials

A causa dels avantatges del pes lleuger, altament eficient, un ampli rang de temperatura de funcionament i fins i tot la resistència als danys contra la radiació, els panells solars de pel·lícula fina, especialment els panells solars CIGS i GaAs, han estat ideals per a aplicacions espacials.

l Vehicles i aplicacions marines

Una aplicació habitual dels panells solars de pel·lícula prima és la instal·lació de mòduls fotovoltaics flexibles als terrats dels vehicles (especialment RV o autobusos) i les cobertes de vaixells i altres vaixells, que es poden utilitzar per alimentar electricitat i alhora mantenir l'estètica.

l Aplicacions portàtils

La seva portabilitat i mida li han proporcionat un desenvolupament sostenible en el sector de l'electrònica autoalimentada petita i de l'Internet de les coses (IoT), que s'espera que creixi substancialment en els propers anys. I amb el seu avenç, es pot aplicar encara més en llocs remots amb panells solars plegables, bancs d'energia solar, ordinadors portàtils amb energia solar, etc.

6.Les tendències de desenvolupament dels panells solars de pel·lícula prima

Amb l'acceptació creixent de l'energia solar a tot el món, la implementació de restriccions energètiques estrictes i els esforços creixents del govern per integrar les fonts verdes a la xarxa, s'espera que els panells solars de pel·lícula prima arribin als 27.110 milions de dòlars el 2030 amb un CAGR notable del 8,29% de 2022 a 2030 L'augment ve impulsat pels seus avantatges i R&D, com que són extremadament econòmics i de fàcil creació, utilitzen menys material i produeixen menys residus. I el R&D per millorar la resistència i el rendiment de les cèl·lules solars també crearà noves oportunitats de creixement del mercat.

Tanmateix, les oportunitats s'ajunten amb el repte. Els alts nivells de competència, un entorn regulatori canviant, així com la disponibilitat de finances i recursos escassos fan que actualment no puguin ocupar una part important de la quota de mercat global.

7 L'anàlisi de la inversió de panells solars de pel·lícula prima

El mercat de cèl·lules solars de pel·lícula prima sembla que s'ha desenvolupat en els darrers anys, impulsat per diversos factors.

l Anàlisi de tipus de producte

El 2018, el CdTe va produir electricitat a un preu significativament inferior o igual al de les fonts d'energia convencionals de combustibles fòssils. A causa dels seus costos d'operació i producció no tòxics i barats, actualment la categoria de telurur de cadmi dominava el mercat mundial de cèl·lules solars de pel·lícula prima, i es preveu que continuï creixent al ritme més ràpid durant el període de predicció.

l Anàlisi de l'usuari final

L'augment del desenvolupament i la investigació per reduir els costos d'instal·lació i manteniment poden augmentar les necessitats dels consumidors. El 2022, el mercat de serveis públics va dominar el mercat mundial de cèl·lules solars de pel·lícula prima i es preveu que continuarà desenvolupant-se al ritme més ràpid durant tot el període de previsió. . Com que els panells solars de pel·lícula prima es degraden a un ritme molt més lent, ofereixen una alternativa potencial als panells solars tradicionals c-Si.

l Anàlisi Regional

Àsia-Pacífic va ser la regió més gran del món per a cèl·lules solars de pel·lícula prima el 2022, i es preveu que continuï expandint-se al ritme més alt, impulsat per molts factors. Per exemple, com a mercats fotovoltaics més grans del món, la Xina augmentarà l'objectiu d'energia renovable del 20% al 35% el 2030. I les instal·lacions solars fotovoltaiques a escala de serveis públics a la Xina utilitzen principalment tecnologia de pel·lícula prima. A més, el Japó també ha declarat la seva intenció d'utilitzar només energia sostenible en el futur.

8 Coses a tenir en compte per als panells solars de pel·lícula prima d'alta qualitat

A l'hora de comprar plaques solars, no només cal tenir en compte el preu i la qualitat, sinó que també s'han de tenir en compte altres factors.

l Eficiència: L'alta eficiència pot convertir més de l'energia del sol en electricitat. En general, tenir una concentració més alta de portadors de càrrega pot augmentar l'eficiència de la cèl·lula solar augmentant la conductivitat. L'addició d'un concentrador a una cèl·lula solar no només ajuda a augmentar l'eficiència, sinó que també pot reduir l'espai, els materials i el cost necessari per produir la cèl·lula.

l Durabilitat i vida útil: Alguns mòduls de pel·lícula prima també tenen problemes de degradació en diverses condicions. Entre tots els materials, el CdTe mostra la millor resistència a la degradació del rendiment amb la temperatura. I a diferència d'altres materials de pel·lícula prima, el CdTe acostuma a ser bastant resistent a les condicions ambientals com la temperatura i la humitat, però els panells de CdTe flexibles poden experimentar una degradació del rendiment sota tensions o soques aplicades.

l Pes: Es refereix a la densitat del panell solar de pel·lícula fina. En general, els panells solars de pel·lícula prima tenen un pes lleuger, de manera que no hauríeu de tenir por d'aplicar pes mort al vostre sostre. No obstant això, encara s'ha de tenir en compte el pes a l'hora de seleccionar-los per garantir que no es sobrecarregui per a la instal·lació.

l Temperatura: Això significa la temperatura mínima i màxima a la qual pot funcionar el panell solar Thin Film. En general, es considera que tots els millors panells solars de pel·lícula fina tenen una temperatura mínima de -40 °C i una temperatura màxima de 80 °C.