Жука пленкалуу Күн панелдери деген эмне

1. Жука пленкалуу Күн панелдери деген эмне?

Бир же көп кристаллдуу кремнийден жасалган биринчи муундагы күн батареяларынан айырмаланып, ичке пленкалуу күн батареялары айнек, пластмасса же металлдан турган беттин үстүндө бир же бир нече катмар PV элементтерин колдонуу менен даярдалат. электр энергиясына күн нуру. Ал эми ичке пленкалуу күн технологиясы үчүн эң көп колдонулгандар кадмий теллуриди (CdTe), жез индий галлий селениди (CIGS), аморфтук кремний (a-Si) жана галлий арсениди (GaAs) болуп саналат.

2 Жука пленкалуу күн панелдеринин структурасы

Жука пленкалуу Күн панелдери көптөгөн ичке пленкалуу күн батареяларынан турат жана фотоэлектрдик эффект аркылуу электр энергиясын өндүрүү үчүн күндөн келген жарык энергиясын (фотондорду) колдонушат. Ал ошондой эле катмарларды, арткы баракты жана бириктирүүчү кутуну камтыйт, алардын баары күн панелдеринин нормалдуу иштешин камсыз кылуу үчүн чогуу иштешет.

Жука пленкалуу күн батареялары деген эмне?

Жука пленкалуу күн батареялары – фотоэлектрдик эффект аркылуу күн нурун электр энергиясына айландыруучу электрондук түзүлүштөр. Жука пленкалуу клеткалар материалды азыраак колдонуу тенденциясында - клетканын активдүү аянтынын калыңдыгы көбүнчө 1-10 микрометрди түзөт. Ошондой эле, жука пленкалуу клеткалар, адатта, автоматташтырылган, үзгүлтүксүз өндүрүш процесси боло турган чоң аянттуу процессте жасалышы мүмкүн.

Андан тышкары, жука пленкалуу күн панелдери иштөө үчүн тунук өткөрүүчү оксиддин жука катмарын, мисалы, калай кычкылын колдонот. Жука пленкалуу клеткалар жарым өткөргүч материалдардын көптөгөн майда кристаллдык бүртүкчөлөрүнөн жасалган, ал эми гетероиджек деп аталган интерфейс менен электр талаасын жакшыраак түзүү. Жалпысынан бул түрдөгү жука пленкалуу аппараттар бир бүтүм катары жасалышы мүмкүн, башкача айтканда, монолиттүү түрдө, кандайдыр бир субстраттын үстүнө ырааттуу түрдө катмарлануу менен, анын ичинде чагылууга каршы жабынды жана тунук өткөрүүчү оксидди чөктүрөт.

катмарлар деген эмне?

Көбүнчө жука пленкалуу күн панелинин үстүндө спектрдин жогорку энергиялуу четинен жарык энергиясын сиңирүү үчүн "терезе" катмары деп аталган өтө ичке (0,1 микрондон аз) катмар бар. Ал жетишерлик ичке болушу керек жана бардык жеткиликтүү жарыкты интерфейс (гетероожун) аркылуу жутуу катмарына өткөрүү үчүн жетиштүү кең тилкеге ​​(2,8 эВ же андан көп) ээ болушу керек. Терезенин астындагы соргуч катмары, адатта, п-түрү, жогорку агым үчүн жогорку абсорбция (фотондорду сиңирүү жөндөмдүүлүгү) менен жабдылган жана жакшы чыңалуу менен камсыз кылуу үчүн ылайыктуу топ ажырымы.

Backsheet деген эмне?

Полимер же ар кандай кошумчалар менен полимерлердин айкалышы катары, backsheet күн клеткалары менен сырткы чөйрөнүн ортосунда тосмо түзүү үчүн иштелип чыккан. Андан биз арткы баракча күн панелинин туруктуулугун, эффективдүүлүгүн жана узак мөөнөттүү иштөөсүнүн маанилүү компоненти экенин көрө алабыз.

байланыш кутусу деген эмне?

Электрдик туташууларды жайгаштыруу жана коргоо үчүн колдонулган электр корпусу катары, бириктиргич куту атайын электр туташуулары үчүн коопсуз жана коопсуз чөйрөнү камсыз кылуу үчүн иштелип чыккан, андыктан ток зымдары менен кокустан тийип калбаш үчүн жана келечектеги тейлөөнү же оңдоолорду жөнөкөйлөтүү үчүн. Көбүнчө PV туташуу кутусу күн панелинин артына бекитилет жана анын чыгуу интерфейси катары иштейт. Көпчүлүк фотоэлектрдик модулдар үчүн тышкы туташуулар системанын калган бөлүгүнө аба ырайына туруктуу туташууларды жеңилдетүү үчүн MC4 туташтыргычтарын колдонушат. USB кубат интерфейси да колдонулушу мүмкүн.

3 Жука пленкалуу күн панелдеринин өнүгүү тарыхы

Жука пленкалуу күн панелдеринин тарыхы 1970-жылдардан башталат, изилдөөчүлөр күн энергиясын пайдалануу үчүн жарым өткөргүчтөрдүн ичке пленкасын (a-Si) колдонуу боюнча алгачкы изилдөөлөрдү баштаганда, ошол убакта коммерциялык максатта ичке пленка технологиясына кызыгуу пайда болгон. жана аэрокосмостук колдонмолор аморфтук кремний жука пленкалуу күн аппараттарынын өнүгүшүнө өбөлгө түзөт.

1980-жылдары технологиядагы жетишкендиктер кадмий теллуриди (CdTe) жана жез индий галлий селениди (CIGS) сыяктуу учурдагы жука пленкалуу материалдарды жаңыларына кеңейтүүгө көмөктөштү, алардын конверсиялык эффективдүүлүгү жогору жана өндүрүштүн баасы төмөн.

1990-жана 2000-жылдар жаңы үчүнчү муундагы күн материалдарын - салттуу катуу абалдагы материалдар үчүн теориялык эффективдүүлүктү жеңүү потенциалы бар материалдарды изилдөөдө олуттуу ийгиликтердин мезгили болгон. Боёкту сезгичтүү күн батареялары, кванттык чекиттүү күн батареялары сыяктуу жаңы продуктылар иштелип чыккан.

2010-жылдары жана 2020-жылдардын башында ичке пленкалуу күн технологиясындагы инновациялар үчүнчү муундагы күн технологиясын жаңы колдонмолорго кеңейтүү жана өндүрүштүк чыгымдарды азайтуу аракеттерин камтыды. 2004-жылы Улуттук кайра жаралуучу энергия лабораториясы (NREL) CIGS жука пленкалуу модулу үчүн 19,9% дүйнөлүк рекорддук эффективдүүлүккө жетишти. 2022-жылы ийкемдүү органикалык жука пленкалуу күн батареялары кездемеге интеграцияланган.

Азыркы учурда, ийкемдүү органикалык жука пленкалуу күн батареялары жасалмаларга интеграцияланган, аларды салттуу кремний панелдерине караганда жакшыраак тандоо кылат. Ал эми жука пленка технологиясы АКШнын жалпы көлөмүнүн болжол менен 19% ээлейт. ошол эле жылы рыноктун үлүшү, анын ичинде коммуналдык масштабдагы өндүрүштүн 30%.

4. Күн панелдеринин түрлөрү

Жука пленкалуу күн батареяларын өндүрүү үчүн колдонулган материалдардын бир нече түрлөрү бар, алардын чийки затына жараша, аларды төрт түргө бөлүүгө болот. 

l Кадмий теллуриди (CdTe) Жука пленкалуу панелдер - жарым өткөргүч материал катары айнек же дат баспас болот сыяктуу субстрат материалына салынган кадмий теллуридинин жука катмарын колдонгон күн панелинин бир түрү. Жеңил жана орнотуу оңой гана эмес, алар жарык аз болгон шарттарда да жогорку энергия өндүрүүгө ээ, демек, алар булуттуу же булуттуу аба ырайында да электр энергиясын өндүрө алышат. Бул CdTe жука пленка күн панелдери Стандарттык сыноо шарттарында (STC) 19% натыйжалуулугун жеткен деп бааланат, бирок бир күн батареялары 22,1% натыйжалуулугун жетишти. Бирок, кадмийдин уулуулугуна байланыштуу кээ бир кооптонуулар бар, анткени ал оор металл жана туура эмес ташталбаса, экологияга зыян келтириши мүмкүн.

l Жез индий галий селениди (CIGS) жука-пленка панелдери чачуу процесси аркылуу субстраттын үстүнө молибден (Mo) электрод катмарын коюу жолу менен даярдалат. Башка PV технологияларга салыштырмалуу, алар жогорку натыйжалуулугун жана келечекте 33% теориялык натыйжалуулугун жетиши мүмкүн. Мындан тышкары, алар жарака же сынууга азыраак жакын жана оңой иштетилет. Бирок, бул артыкчылыктарга карабастан, наркы башка технологияларга караганда салыштырмалуу кымбат, бул алардын андан ары өнүгүшүнө тоскоол болушу мүмкүн.

l Аморфтук кремний (a-Si) Жука-Пленка панелдери айнек плиталарды же ийкемдүү субстраттарды иштетүү жолу менен, ошондой эле p-i-n же n-i-p конфигурациясында өндүрүлөт. a-Si жука пленкалуу панелдердин артыкчылыктары алардын ийкемдүүлүгүн жана жеңил конструкциясын камтыйт, бул аларды кемпинг же алыскы сенсорлорду иштетүү сыяктуу портативдик колдонмолордо колдонуу үчүн идеалдуу кылат. Бирок, бул панелдер үчүн өткөргүч айнек кымбат жана жараян жай болгондуктан, анын баасы дээрлик $ 0,69 / W салыштырмалуу кымбат.

l Gallium Arsenide (GaAs) жука-пленка панелдери өндүрүш процессинин кадимки жука пленкалуу күн батареяларына караганда татаалыраак. Алар 39,2 процентке чейин жогорку эффективдуу-лукке жетишип, ысыкка жана нымдуулукка туруштук бере тургандыгын айта кетуу керек. Ошого карабастан, өндүрүш убактысы, материалдардын наркы жана жогорку өсүш материалдар, аны азыраак жашоого ылайыктуу тандоо кылат.

5. Жука пленкалуу күн панелдерин колдонуу

Кремний фотоэлектрдик альтернативалардын жаңы классы катары, жука пленкалуу күн панелдери негизинен төмөнкү тармактарда колдонулат.

l Building-Integrated Photovoltaics (BIPV)

Жука пленкалуу PV панелдери кремний панелдерине караганда 90% жеңилирээк болгондуктан, дүйнө жүзү боюнча кеңири популярдуу боло баштаган тиркемелердин бири BIPV, мында күн панелдери чатырга, терезеге, алсыз конструкцияларга жана башкаларга бекитилет. Мындан тышкары,  ичке пленканын кээ бир түрлөрү жарым-жартылай тунук болушу мүмкүн, бул үйлөрдүн жана имараттардын эстетикасын сактоого жардам берет, ошол эле учурда күн энергиясын өндүрүү мүмкүнчүлүгүн берет.

l Космостук колдонмолор

Жеңил салмактын, жогорку эффективдүүлүктүн, иштөө диапазонунун кең температурасынын, жада калса радиацияга каршы зыяндын туруктуулугунун артыкчылыктарынан улам, ичке пленкалуу күн панелдери, айрыкча CIGS жана GaAs күн панелдери космостук колдонмолор үчүн идеалдуу болуп калды.

l Унаалар жана деңиз колдонмолору

Жука пленкалуу күн панелдерин колдонуунун кеңири таралган түрлөрүнүн бири - бул ийкемдүү PV модулдарын унаанын чатырларына (айрыкча RVs же автобустар) жана кайыктардын жана башка идиштердин палубаларына орнотуу, ошол эле учурда эстетиканы сактап, электр энергиясы үчүн колдонулушу мүмкүн.

l Портативдик тиркемелер

Анын көчмө жөндөмдүүлүгү жана өлчөмү ага чакан электр энергиясы менен иштеген электроника жана нерселердин Интернети (IoT) тармагында туруктуу өнүгүүнү камсыз кылды, ал жакынкы жылдарда олуттуу түрдө өсөт. Жана анын өнүгүшү менен, ал бүктөлүүчү күн панелдери, күн батареялары, күн энергиясы менен иштеген ноутбуктар жана башкалар менен алыскы жерлерде колдонулушу мүмкүн.

6. Жука пленкалуу күн панелдерин өнүктүрүү тенденциялары

Күн энергиясын бүткүл дүйнө жүзү боюнча кабыл алуунун күчөшү менен, катуу энергетикалык чектөөлөрдүн ишке ашырылышы жана өкмөттүн жашыл булактарды тармакка интеграциялоо боюнча күч-аракеттеринин күчөшү менен, жука пленкалуу күн батареялары 2030-жылга чейин 8,29% CAGR менен 27,11 миллиард долларды түзөт деп күтүлүүдө. 2022-жылга чейин 2030 Көбөйтүү анын артыкчылыктары менен шартталган жана Р&D, алар өтө үнөмдүү жана оңой жасалгандыктан, материалды азыраак колдонуп, аз калдыктарды чыгарышат. Ал эми Р&D күн батареянын туруктуулугун жана өндүрүмдүүлүгүн жогорулатуу үчүн, ошондой эле рыноктун өсүшү үчүн жаңы мүмкүнчүлүктөрдү түзөт.

Бирок, мүмкүнчүлүктөр кыйынчылыктар менен бирге келет. Атаандаштыктын жогорку деңгээли, өзгөрүп жаткан ченемдик-укуктук чөйрө, ошондой эле жетишсиз каржы жана ресурстардын болушу азыркы учурда алар дүйнөлүк рыноктун үлүшүнүн олуттуу бөлүгүн ала албай калышы мүмкүн.

7 Жука пленкалуу күн панелдеринин инвестициялык анализи

Жука пленкалуу күн батареяларынын рыногу акыркы жылдары өнүгүп жатат, бул бир нече факторлор менен шартталган.

l Продукциянын түрүн талдоо

2018-жылы, CdTe энергиянын кадимки казылып алынган отун булактарынан кыйла төмөн же бирдей баада электр энергиясын өндүргөн. Уулуу эмес, арзан эксплуатацияга жана өндүрүштүк чыгымдарга байланыштуу, азыркы учурда кадмий теллурид категориясы бүткүл дүйнөлүк жука пленкалуу күн батареяларынын рыногунда үстөмдүк кылып, болжолдонгон мезгил ичинде эң тез өсө берет деп күтүлүүдө.

l Акыркы колдонуучунун анализи

Орнотуу жана тейлөө чыгымдарын төмөндөтүү үчүн өсүп жаткан иштеп чыгуулар жана изилдөөлөр керектөөчүлөрдүн муктаждыктарын арттырышы мүмкүн. 2022-жылы коммуналдык рынок бүткүл дүйнөлүк жука пленкалуу күн батареяларынын рыногунда үстөмдүк кылган жана ал болжолдонгон мезгил ичинде эң тез ылдамдыкта өнүгө берет деп болжолдонууда. . Жука пленкалуу күн панелдери бир топ жайыраак темпте бузулгандыктан, алар салттуу c-Si күн панелдерине потенциалдуу альтернатива сунуштайт.

l Регионалдык талдоо

Азия-Тынч океан 2022-жылы жука пленкалуу күн батареялары үчүн дүйнөдөгү эң чоң аймак болгон жана ал көптөгөн факторлор менен шартталган эң жогорку ылдамдыкта кеңейе берет деп күтүлүүдө. Мисалы, дүйнө жүзү боюнча эң ири күн PV базары катары, Кытай 2030-жылга чейин кайра жаралуучу энергияга болгон максатты 20% дан 35% га көтөрөт. Ал эми Кытайдагы пайдалуу масштабдагы күн Фотоэлектрдик объектилер көбүнчө жука пленка технологиясын колдонушат. Мындан тышкары, Япония дагы мындан ары туруктуу кубаттуулукту гана колдонуу ниетин билдирди.

8 Жогорку сапаттагы жука пленкалуу күн панелдери үчүн эмнелерди эске алуу керек

Күн панелдерин сатып алууда баасын жана сапатын гана эмес, башка факторлорду да эске алуу керек.

l Натыйжалуулук: Жогорку эффективдүүлүк күндүн энергиясынын көбүрөөк бөлүгүн электр энергиясына айландыра алат. Жалпысынан заряд алып жүрүүчүлөрдүн көбүрөөк концентрациясына ээ болуу өткөргүчтүктү жогорулатуу менен күн батареясынын эффективдүүлүгүн жогорулата алат. Күн батареясына концентратордун кошулушу эффективдүүлүктү жогорулатууга гана жардам бербестен, клетканы өндүрүү үчүн зарыл болгон мейкиндикти, материалдарды жана чыгымдарды азайтышы мүмкүн.

l Узактыгы жана өмүрү: Кээ бир жука пленкалуу модулдарда ар кандай шарттарда деградация көйгөйлөрү бар. Бардык материалдардын ичинен CdTe температура менен иштөөнүн начарлашына эң жакшы каршылык көрсөтөт. Жана башка жука пленкалуу материалдардан айырмаланып, CdTe температура жана нымдуулук сыяктуу айлана-чөйрөнүн шарттарына бир топ ийкемдүү болот, бирок ийкемдүү CdTe панелдери колдонулган стресстерде же штаммдарда иштешинин начарлашына дуушар болушу мүмкүн.

l Салмагы: Бул жука пленкалуу күн панелинин тыгыздыгын билдирет. Жалпысынан алганда, жука пленкалуу күн панели жеңил салмактуу болгондуктан, чатырыңызга өлүк салмакты колдонуудан коркпошуңуз керек. Ошентсе да, орнотуу үчүн ашыкча жүк болбошу үчүн, аларды тандоодо салмагы дагы эле эске алынышы керек.

l Температура: Бул Thin Film күн панели иштей турган минималдуу жана максималдуу температураны билдирет. Жалпысынан алганда, бардык мыкты жука пленка күн панелдери минималдуу температурасы -40 ° C жана максималдуу температурасы 80 ° C деп эсептелет.