Chì sò i pannelli solari Thin-film

1. Chì sò i pannelli solari Thin-film?

A cuntrariu di e cellule solari di prima generazione chì sò fatti di silicuu unicu o multi-cristalinu, i pannelli solari di film sottile sò fabbricati cù una sola o più strati di elementi PV nantu à una superficia composta da una varietà di vetru, plastica o metallu per cunvertisce. a luce di u sole in l'electricità. È i più cumunimenti utilizati per a tecnulugia di u sulari di film sottile sò u tellurur di cadmiu (CdTe), u selenidu di ramu indiu gallu (CIGS), u siliciu amorfu (a-Si) è l'arsenidu di gallu (GaAs).

2 A struttura di i pannelli solari di film sottile

I pannelli solari di film sottile sò custituiti da un gran numaru di cellule solari di film sottile è utilizanu l'energia luminosa (fotoni) da u sole per generà elettricità attraversu l'effettu fotovoltaicu. Include ancu strati, backsheet è scatula di junction, tutti travaglianu inseme per assicurà u funziunamentu normale di i pannelli solari.

Cos'è e cellule solari a film sottile?

Cells sulari Thin-film sò i dispusitivi ilittronica chì cunvertisce a luce di u sole in energia elettrica da l 'effettu photovoltaic.Thin-film cells tendenza à aduprà assai menu materiale -la zona attiva di a cellula hè di solitu solu 1 à 10 micrometers grossu. Inoltre, e cellule di film sottili pò esse generalmente fabricate in un prucessu di grande area, chì pò esse un prucessu di produzzione automatizatu è cuntinuu.

In più, i pannelli solari di film sottili utilizanu una capa fina di un ossidu di conduzzione trasparente, cum'è l'ossidu di stagnu per travaglià. Mentre chì e cellule di film sottili sò fatti di parechji granuli cristallini di materiali semiconduttori per creà megliu u campu elettricu cù una interfaccia, chjamata heterojunction. In generale, stu tipu di dispusitivi di film sottile pò esse fattu cum'è una sola unità - vale à dì, monoliticamente - cù strati nantu à strati dipositu sequenzialmente nantu à qualchì sustrato, cumprese a deposizione di un revestimentu antiriflessu è l'ossidu di conduzzione trasparente.

Chì sò i strati?

Di solitu, u pannellu solare di film sottile hà una strata assai fina (menu di 0,1 micron) in cima chjamata strata "finestra" per assorbe l'energia luminosa da solu l'estremità d'alta energia di u spettru. Deve esse abbastanza magre è avè un bandgap abbastanza largu (2,8 eV o più) per lascià tutta a luce dispunibule attraversu l'interfaccia (heterojunction) à a capa assorbente. U stratu assorbente sottu à a finestra, di solitu dopatu p-tipu, equipatu di una alta absorptività (capacità di assorbe i fotoni) per un altu currente è un intervallu di banda adattatu per furnisce una bona tensione.

Chì ghjè u backsheet?

Cum'è un polimeru o una cumminazione di polimeri cù diversi additivi, u backsheet hè pensatu per furnisce una barrera trà e cellule solari è l'ambiente esternu. Da quale pudemu vede u backsheet hè un cumpunente criticu in a durabilità, l'efficienza è a longevità di un pannellu solare.

Cosa hè a scatula di junction?

Cum'è un recintu elettricu utilizatu per allughjà è prutegge e cunnessione elettriche, a scatula di junction hè apposta per furnisce un ambiente sicuru è sicuru per e cunnessione elettriche in modu di prevene u cuntattu accidentale cù i fili in tensione è di simplificà u mantenimentu o riparazioni futuri. Di solitu una scatula di junction PV hè attaccata à a parte posteriore di u pannellu solare è funziona cum'è a so interfaccia di output. I cunnessi esterni per a maiò parte di i moduli fotovoltaici utilizanu connettori MC4 per facilità e cunnessione faciule resistente à l'intemperie à u restu di u sistema. Una interfaccia di putenza USB pò ancu esse usata.

3 A Storia di u Sviluppu di i Pannelli Solari di Film Thin

A storia di i pannelli solari thin-film data di l'anni 1970, quandu i circadori cuminciaru a so prima esplorazione nantu à l'usu di thin film (a-Si) di semiconduttori per sfruttà l'energia solare, in quellu tempu l'interessu in a tecnulugia di thin-film per l'usu cummerciale. è l'applicazioni aerospaziali prumove u sviluppu di i dispusitivi solari di siliciu amorfu à film sottile.

In l'anni 1980, l'avanzamenti in a tecnulugia facilitavanu l'espansione di i materiali di film sottili esistenti in novi, cum'è telluride di cadmiu (CdTe) è selenidu di galliu di rame indiu (CIGS), chì hà efficienza di cunversione più altu è costi di produzzione più bassi.

L'anni 1990 è 2000 hè statu un tempu di avanzamenti significativi in ​​l'esplorazione di novi materiali-materiali solari di terza generazione cù u putenziale di superà i limiti teorichi di efficienza per i materiali tradiziunali di u solidu. Mang novi prudutti cum'è e cellule solari sensibilizzate à tintura, e cellule solari quantum dot sò stati sviluppati.

In l'anni 2010 è à l'iniziu di l'anni 2020, l'innuvazione in a tecnulugia solare di film sottile hà includeu sforzi per espansione a tecnulugia solare di terza generazione à novi applicazioni è per riduce i costi di produzzione. In u 2004, u Laboratoriu Naziunale di Energie Rinnovabile (NREL) hà ottenutu una efficienza record mundiale di 19,9% per un modulu di film sottile CIGS.

Oghje, e cellule solari di film sottili organici flessibili integrati in i fabricazioni facenu una scelta megliu cà i pannelli di siliciu tradiziunali. quota di mercatu in u stessu annu, cumpresu 30% di a pruduzzione à scala di utilità.

4.The Tipi di pannelli solari

Ci sò parechji tippi di materiali utilizati per a fabricazione di cellule solari di film sottile, basatu nantu à a so materia prima, ponu esse divisi in quattru tipi. 

l Cadmium Telluride (CdTe) Thin-Film Panels sò un tipu di pannellu solare chì usa una fina capa di telluride di cadmiu dipositu nantu à un materiale di sustrato, cum'è u vetru o l'acciaio inox, cum'è u materiale semiconductor. Micca solu ligeru è faciule d'installà, anu ancu una alta produzzione d'energia in cundizioni di poca luce, chì significa chì ponu generà elettricità ancu in tempu nuvoloso o nuvoloso. Hè stimatu chì i pannelli solari CdTe thin-film anu righjuntu una efficienza di 19% in e Cundizioni di Testing Standard (STC), ma e cellule solari singole anu ottenutu efficienza di 22,1%. In ogni casu, ci sò parechje preoccupazioni nantu à a toxicità di u cadmiu, postu chì hè un metallu pesante chì pò causà danni ambientali s'ellu ùn hè micca eliminatu bè.

l I pannelli Thin-Film Copper Indium Gallium Selenide (CIGS) sò fabbricati mettendu una capa d'elettrodu di molibdenu (Mo) sopra u sustrato attraversu un prucessu di sputtering. Paragunatu à l'altri tecnulugii PV, anu una alta efficienza è ponu ottene una efficienza teorica di 33% in u futuru. Inoltre, sò menu propensi à cracke o rupture è facilmente operabili. In ogni casu, malgradu questi vantaghji, u costu hè relativamente più caru chè per l'altri tecnulugii, chì ponu impedisce u so sviluppu ulteriore.

l I Pannelli Thin-Film di Siliciu Amorfu (a-Si) sò fabbricati da trasfurmazioni di vetru o sustrati flessibili, cù una cunfigurazione p-i-n o n-i-p. Vantaghji di pannelli a-Si thin-film includenu a so flessibilità è a custruzzione ligera, chì li rende ideali per l'usu in l'applicazioni portatili, cum'è u campeghju o l'alimentazione di sensori remoti. In ogni casu, postu chì u vetru conduttivu per questi pannelli hè caru è u prucessu hè lentu, u so prezzu hè relativamente caru di quasi $ 0,69 / W.

l Gallium Arsenide (GaAs) Thin-Film Panels sò più cumplessi chè per i celluli solari di film magre di u prucessu di fabricazione. Hè vale a dì chì ghjunghjenu alti rendimenti di finu à 39,2% è sò più resistenti à u calore è l'umidità. In ogni casu, u tempu di fabricazione, u costu per i materiali è i materiali di alta crescita, facenu una scelta menu viable.

5.The Applicazioni di Pannelli Solar Thin-film

Cum'è una classe emergente di alternative à a fotovoltaica di siliciu, i pannelli solari di film sottile sò principalmente usati in i seguenti campi.

l Fotovoltaica integrata in l'edifiziu (BIPV)

Siccomu i pannelli PV di film sottile ponu esse finu à u 90% più ligeri cà i pannelli di siliciu, una applicazione chì principia à diventà assai populari in u mondu hè BIPV, induve i pannelli solari sò attaccati à e tettu di tettu, finestra, strutture debuli è cusì. In più,  certi tipi di PV film sottili ponu esse semi-trasparenti, chì aiutanu à mantene l'estetica per e case è l'edificazioni mentre permettenu a pussibilità di generazione di energia solare.

l Applicazioni spaziali

A causa di i vantaghji di liggeru, assai efficaci, una larga temperatura di u funziunamentu di u funziunamentu, è ancu a resistenza di danni contru à a radiazione, i pannelli solari di film sottili, in particulare i pannelli solari CIGS è GaAs, sò stati ideali per l'applicazioni spaziali.

l Veiculi è applicazioni marine

Una applicazione cumuna di pannelli solari di film sottile hè a stallazione di moduli PV flessibili nantu à i tetti di i veiculi (in particulare RV o autobus) è i ponti di barche è altre navi, chì ponu esse aduprati per alimentà l'electricità mentre à u stessu tempu mantene l'estetica.

l Applicazioni portatili

A so portabilità è a so dimensione l'hanu furnitu un sviluppu sustenibile in u settore di l'elettronica autoalimentata è di l'Internet di e cose (IoT), chì hè previstu di cresce sustancialmente in l'anni à vene. È cù u so avanzamentu, pò esse più appiicatu in i lochi remoti cù pannelli solari plegabili, banche di energia solare, laptops alimentati da u sole è cusì.

6.The Trends di sviluppu di Pannelli solari Thin-film

Cù l'accettazione crescente di l'energia solare in u mondu sanu, l'implementazione di restrizioni energetiche strette è i sforzi crescente di u guvernu per integrà e fonti verdi in a rete, i pannelli solari in film sottili sò previsti per ghjunghje à circa 27,11 miliardi di USD da u 2030 cun un CAGR notevule di 8,29% 2022 à 2030 L'aumentu hè guidatu da i so vantaghji è R&D, postu ch'elli sò estremamente ecunomichi è facilmente creati, utilizanu menu materiale è pruduce menu scarti. È u R&D per rinfurzà a resistenza è a prestazione di e cellule solari creanu ancu novi opportunità per a crescita di u mercatu.

Tuttavia, l'opportunità s'assumiglia à a sfida. L'alti livelli di cumpetizione, un ambiente regulatori cambiante, è ancu a dispunibilità di finanzii è risorse scarsi significa chì attualmente ùn puderanu micca piglià una parte considerableu di a quota di mercatu globale.

7 L'analisi d'investimentu di i pannelli solari di film sottile

U mercatu di e cellule solari di film sottile pare chì si sviluppa in l'ultimi anni, chì hè guidatu da parechji fatturi.

l Analisi di u tipu di produttu

In u 2018, CdTe hà pruduttu l'electricità à un prezzu chì era significativamente più bassu o à parità di quellu di e fonti d'energia di i combustibili fossili convenzionali. A causa di i so costi di operazione è di produzzione micca tossichi, economici, attualmente a categuria di tellurur di cadmiu duminava u mercatu mundiale di cellule solari di film sottile, è hè previstu chì continuerà à cresce à u ritmu più veloce in tuttu u periodu di previsione.

l Analisi di l'Usuariu Finale

L'aumentu di u sviluppu è a ricerca per abbassà i costi di installazione è di mantenimentu ponu aumentà i bisogni di i cunsumatori. In u 2022, u mercatu di utilità hà duminatu u mercatu mundiale di celle solari di film sottile, è hè previstu chì continuà à sviluppà à u ritmu più veloce in tuttu u periodu di previsione. . Siccomu i pannelli solari di film sottile si degradanu à un ritmu assai più lento, offrenu una alternativa potenziale à i pannelli solari tradiziunali c-Si.

l Analisi regiunale

L'Asia-Pacificu era a regione più grande di u mondu per e cellule solari di film sottile in u 2022, è hè anticipatu chì cuntinuà à espansione à u più altu ritmu, chì hè guidatu da parechji fatturi. Per esempiu, cum'è i più grandi mercati solari PV in u mondu, a Cina aumenterà l'obbiettivu per l'energia rinnuvevule da 20% à 35% da u 2030. E strutture fotovoltaiche solari à scala di utilità in Cina impieganu principalmente tecnulugia di film sottile. Inoltre, u Giappone hà ancu dichjaratu a so intenzione di utilizà solu u putere sustinibili in più.

8 Cose da cunsiderà per i pannelli solari in film sottile di alta qualità

Quandu compra pannelli solari, ùn deve esse cunsideratu solu u prezzu è a qualità, ma ancu altri fattori sò tenuti in mente.

l Efficienza: L'alta efficienza pò cunvertisce più di l'energia di u sole in electricità. In generale, avè una concentrazione più alta di trasportatori di carica pò aumentà l'efficienza di a cellula solare aumentendu a conduttività. L'aghjunzione di un concentratore à una cellula solare ùn hè micca solu aiutà à aumentà l'efficienza, ma pò ancu riduce u spaziu, i materiali è u costu necessariu per pruduce a cellula.

l Durabilità è vita: Certi moduli di film sottile anu ancu prublemi cù a degradazione in diverse cundizioni. Trà tutti i materiali, CdTe mostra a megliu resistenza à a degradazione di u rendiment cù a temperatura. È à u cuntrariu di l'altri materiali di film sottile, CdTe tende à esse abbastanza resistente à e cundizioni ambientali cum'è a temperatura è l'umidità, ma i pannelli CdTe flessibili ponu sperimentà a degradazione di u rendiment sottu stressi o ceppi applicati.

l Pesu: Si riferisce à a densità di u pannellu solare di film sottile. In generale, i pannelli solari di film sottili sò ligeramente ponderati, cusì ùn deve micca paura di applicà un pesu mortu nantu à u vostru tettu. Tuttavia, u pesu deve esse cunsideratu quandu selezziunate quelli per assicurà chì ùn sia micca sopracargatu per a stallazione.

l Temperature: Questu significa a temperatura minima è massima in quale u pannellu solare Thin Film pò funziunà. In generale, tutti i migliori pannelli solari di film sottili sò cunsiderati chì anu una temperatura minima di -40 ° C è una temperatura massima di 80 ° C.