Што се соларни панели со тенок филм

1. Што се соларни панели со тенок филм?

За разлика од соларните ќелии од првата генерација направени од еднокристален силикон, соларните панели со тенок филм се произведуваат со користење на еден или повеќе слоеви на PV елементи на површина составена од различни стакло, пластика или метал за конверзија. сончевата светлина во електрична енергија. А најчесто користените за соларна технологија со тенок филм се кадмиум телурид (CdTe), бакар индиум галиум селенид (CIGS), аморфен силициум (a-Si) и галиум арсенид (GaAs).

2 Структура на соларни панели со тенок филм

Соларни панели со тенок филм се состојат од голем број соларни ќелии со тенок филм и користат светлосна енергија (фотони) од Сонцето за да генерираат електрична енергија преку фотоволтаичниот ефект Исто така, вклучува слоеви, заден лист и разводна кутија, сите тие работат заедно за да обезбедат нормално функционирање на соларните панели.

Што се соларни ќелии со тенок филм?

Сончевите ќелии со тенок слој се електронски уреди кои ја претвораат сончевата светлина во електрична енергија со помош на фотоволтаичниот ефект. Ќелиите со тенок филм се тенденција да користат многу помалку материјал - активната област на ќелијата обично е дебела само 1 до 10 микрометри. Исто така, ќелиите со тенок слој обично може да се произведуваат во процес на голема површина, кој може да биде автоматизиран, континуиран процес на производство.

Уште повеќе, соларните панели со тенок филм користат тенок слој од проѕирен спроводлив оксид, како што е калај оксид за работа. Додека ќелиите со тенок филм се направени од многу ситни кристални зрна на полупроводнички материјали за подобро да се создаде електричното поле со интерфејс, наречен хетероспој. Општо земено, овој вид уреди со тенок филм може да се направат како единствена единица - односно монолитно - со слој по слој секвенцијално на некоја подлога, вклучувајќи таложење на антирефлексна обвивка и транспарентен спроводлив оксид.

Што е слоеви?

Обично соларниот панел со тенок филм има многу тенок (помалку од 0,1 микрон) слој на врвот наречен слој „прозорец“ за да ја апсорбира светлосната енергија само од високоенергетскиот крај на спектарот. Тој мора да биде доволно тенок и да има доволно широк опсег (2,8 eV или повеќе) за да ја пушти сета достапна светлина низ интерфејсот (хетероврзување) до слојот што апсорбира. Апсорбирачкиот слој под прозорецот, обично допингуван од типот p, опремен со висока апсорпција (способност за апсорпција на фотони) за висока струја и соодветен јаз на опсегот за да се обезбеди добар напон.

Што е заден лист?

Како полимер или комбинација на полимери со различни адитиви, задниот лист е дизајниран да обезбеди бариера помеѓу соларните ќелии и надворешната средина. Од каде што можеме да видиме задниот лист е критична компонента во издржливоста, ефикасноста и долговечноста на соларниот панел.

Што е разводна кутија?

Како електрично куќиште што се користи за сместување и заштита на електричните приклучоци, разводната кутија е специјално дизајнирана да обезбеди безбедна и сигурна средина за електричните приклучоци за да се спречи случајниот контакт со жици под напон и да се поедностави идното одржување или поправки. Обично PV разводна кутија е прикачена на задната страна на соларниот панел и функционира како нејзин излезен интерфејс. Надворешните приклучоци за повеќето фотоволтаични модули користат MC4 конектори за да се олесни лесното поврзување на атмосферските влијанија со остатокот од системот. Може да се користи и USB интерфејс за напојување.

3 Историја на развој на соларни панели со тенок филм

Историјата на соларните панели со тенок филм датира од 1970-тите, кога истражувачите го започнаа своето прво истражување за употребата на тенок слој (a-Si) од полупроводници за искористување на сончевата енергија, во тоа време интересот за технологијата со тенок филм за комерцијална употреба. и воздушните апликации промовираат развој на аморфни силициумски соларни уреди со тенок филм.

Во 1980-тите, напредокот во технологијата го олесни проширувањето на постојните материјали со тенок филм во нови, како што се кадмиум телурид (CdTe) и бакар индиум галиум селенид (CIGS), кој има поголема ефикасност на конверзија и пониски трошоци за производство.

1990-тите и 2000-тите беа време на значителен напредок во истражувањето на нови соларни материјали-материјали од трета генерација со потенцијал да се надминат теоретските граници на ефикасност за традиционалните материјали во цврста состојба. Беа развиени нови производи, како што се соларни ќелии осетливи со боја, соларни ќелии со квантни точки.

Во 2010-тите и раните 2020-ти, иновациите во соларната технологија со тенок филм ги вклучија напорите за проширување на соларната технологија од третата генерација на нови апликации и намалување на трошоците за производство. Во 2004 година, Националната лабораторија за обновлива енергија (NREL) постигна светски рекордна ефикасност од 19,9% за модул со тенок филм CIGS. Во 2022 година, флексибилните органски соларни ќелии со тенок филм беа интегрирани во ткаенината.

Во денешно време, флексибилните органски соларни ќелии со тенок филм, интегрирани во изработката, ги прават подобар избор од традиционалните силиконски панели. А технологијата со тенок филм зароби приближно 19% од вкупниот број на САД. удел на пазарот во истата година, вклучително и 30% од производството во размер за комунални услуги.

4.Видови на соларни панели

Постојат неколку видови материјали што се користат за производство на соларни ќелии со тенок филм, врз основа на нивните суровини, тие можат да се поделат на четири вида 

l Панелите со тенок филм со кадмиум телурид (CdTe) се вид на соларни панели кои користат тенок слој од кадмиум телурид наталожен на материјал од подлогата, како стакло или нерѓосувачки челик, како полупроводнички материјал. Не само што се лесни и лесни за инсталирање, тие исто така имаат големо производство на енергија во услови на слаба осветленост, што значи дека можат да генерираат електрична енергија дури и при облачно или облачно време. Се проценува дека соларните панели со тенок филм CdTe достигнале ефикасност од 19% според Стандардните услови за тестирање (STC), но единечните соларни ќелии постигнале ефикасност од 22,1%. Сепак, постојат одредени грижи за токсичноста на кадмиумот, бидејќи тој е тежок метал кој може да предизвика штета на животната средина доколку не се отстрани правилно.

l Панелите со тенок филм од бакар индиум галиум селенид (CIGS) се произведуваат со поставување на слој од молибден (Mo) електрода над подлогата преку процес на распрскување Во споредба со другите PV технологии, тие имаат висока ефикасност и можат да постигнат теоретска ефикасност од 33% во иднина. Покрај тоа, тие се помалку склони кон пукање или кршење и лесно се ракуваат. Сепак, и покрај овие предности, цената е релативно поскапа отколку за другите технологии, што може да го попречи нивниот понатамошен развој.

l Панелите со тенок филм со аморфен силикон (a-Si) се произведуваат со обработка на стаклени плочи или флексибилни подлоги, заедно со конфигурација p-i-n или n-i-p. Предностите на a-Si панелите со тенок филм ја вклучуваат нивната флексибилност и лесна конструкција, што ги прави идеални за употреба во преносни апликации, како што се кампување или напојување на далечински сензори. Меѓутоа, бидејќи проводното стакло за овие панели е скапо и процесот е бавен, неговата цена е релативно скапа од речиси 0,69 $/W.

l Панелите со тенок филм со галиум арсенид (GaAs) се посложени отколку за обичните соларни ќелии со тенок филм во процесот на производство. Вреди да се спомене дека постигнуваат високи ефикасности до 39,2% и се поотпорни на топлина и влага. Сепак, времето на производство, трошоците за материјалите и материјалите со висок раст, го прават помалку остварлив избор.

5. Апликации на соларни панели со тенок филм

Како нова класа на алтернативи на силиконските фотоволтаици, соларните панели со тенок филм главно се користат во следните полиња.

l Интегрирани фотоволтаици во згради (BIPV)

Бидејќи PV панелите со тенок филм можат да бидат до 90% полесни од силиконските панели, една апликација која почнува да станува широко популарна во светот е BIPV, каде што соларните панели се прицврстени на ќерамидите, прозорците, слабите конструкции и така натаму. Дополнително,  некои типови на PV со тенок филм може да се направат полутранспарентни, што помага да се задржи естетиката на домовите и зградите, а истовремено се овозможува можноста за производство на соларна енергија.

l Просторни апликации

Поради предностите на лесните, високоефикасните, широкиот опсег на температури, па дури и отпорноста на оштетување од радијација, соларните панели со тенок филм, особено соларните панели CIGS и GaAs, се идеални за вселенски апликации.

l Возила и морски апликации

Една вообичаена примена на соларните панели со тенок филм е инсталирањето на флексибилни PV модули на покривите на возилата (особено RV или автобуси) и на палубите на чамците и другите пловни објекти, кои можат да се користат за напојување на електрична енергија, а истовремено да се зачува естетиката.

l Преносливи апликации

Неговата преносливост и големина му овозможија одржлив развој во секторот за мала електроника и Интернет на нештата (IoT) со самопогон, кој се очекува значително да порасне во наредните години. И со својот напредок, може дополнително да се примени на оддалечени локации со преклопливи соларни панели, соларни банки за енергија, лаптопи на соларна енергија и така натаму.

6. Развојните трендови на соларни панели со тенок филм

Со зголеменото прифаќање на сончевата енергија ширум светот, спроведувањето на строги енергетски ограничувања и зголемените владини напори за интегрирање на зелените извори во мрежата, соларните панели со тенок филм се очекува да достигнат околу 27,11 милијарди американски долари до 2030 година со извонреден CAGR од 8,29% од 2022 до 2030 Зголемувањето е поттикнато од неговите предности и Р&Д, бидејќи се исклучително економични и лесно се создаваат, користат помалку материјал и произведуваат помалку отпад. И Р&D за подобрување на издржливоста и перформансите на соларни ќелии, исто така, ќе создаде нови можности за раст на пазарот.

Сепак, можностите доаѓаат заедно со предизвикот. Високото ниво на конкуренција, променливото регулаторно опкружување, како и достапноста на оскудни финансии и ресурси значи дека во моментов тие можеби нема да можат да заземат значителен дел од уделот на глобалниот пазар.

7 Инвестициска анализа на соларни панели со тенок филм

Се чини дека пазарот на соларни ќелии со тенок филм се развива во последниве години, што е поттикнато од неколку фактори.

l Анализа на типот на производот

Во 2018 година, CdTe произведуваше електрична енергија по цена што беше значително пониска или на исто ниво со онаа на конвенционалните извори на енергија од фосилни горива. Поради нетоксични, евтини трошоци за работа и производство, во моментов категоријата на кадмиум телурид доминираше на светскиот пазар на соларни ќелии со тенок филм и се очекува дека ќе продолжи да расте со најбрза стапка во текот на периодот на предвидување.

l Анализа на крајниот корисник

Зголемениот развој и истражување за намалување на трошоците за инсталација и одржување може да ги зголеми потребите на потрошувачите. Во 2022 година, пазарот за комунални услуги доминираше на светскиот пазар на соларни ќелии со тенок филм и се предвидува дека тој ќе продолжи да се развива со најбрза брзина во текот на прогнозираниот период . Бидејќи соларните панели со тенок филм се деградираат со многу побавно темпо, тие нудат потенцијална алтернатива на традиционалните соларни панели c-Si.

l Регионална анализа

Азија-Пацифик беше најголемиот регион во светот за соларни ќелии со тенок филм во 2022 година, и се очекува дека ќе продолжи да се шири со највисока стапка, што е поттикнато од многу фактори. На пример, како најголем пазар за соларни PV ширум светот, Кина ќе ја подигне целта за обновлива енергија од 20% на 35% до 2030 година. А соларните фотоволтаични постројки во Кина претежно користат технологија со тенок филм. Покрај тоа, Јапонија, исто така, ја објави својата намера да користи само одржлива моќ во понатамошниот дел.

8 Работи што треба да се земат предвид за висококвалитетни соларни панели со тенок филм

Кога купувате соларни панели, не мора да се земат предвид само цената и квалитетот, туку треба да се имаат предвид и други фактори.

l Ефикасност: Високата ефикасност може да претвори повеќе од сончевата енергија во електрична енергија. Генерално, имањето поголема концентрација на носители на полнеж може да ја зголеми ефикасноста на соларната ќелија со зголемување на спроводливоста. Додавањето на концентратор на соларна ќелија не само што помага да се зголеми ефикасноста, туку може да го намали просторот, материјалите и трошоците потребни за производство на ќелијата.

l Трајност и животен век: Некои модули со тенок филм исто така имаат проблеми со деградација под различни услови. Меѓу сите материјали, CdTe покажува најдобра отпорност на деградација на перформансите со температура. И за разлика од другите материјали со тенок филм, CdTe има тенденција да биде прилично отпорен на условите на околината како температура и влага, но флексибилните CdTe панели може да доживеат деградација на перформансите при применети напрегања или напрегања.

l Тежина: Тоа се однесува на густината на соларниот панел со тенок филм. Генерално, соларните панели со тенок филм се со мала тежина, така што не треба да се плашите од нанесување мртва тежина на вашиот покрив. Сепак, тежината сè уште треба да се земе предвид при изборот на такви за да се осигура дека нема да биде преоптоварена за инсталација.

l Температура: Ова значи минимална и максимална температура во која може да функционира соларниот панел со тенок филм. Општо земено, се смета дека сите најдобри соларни панели со тенок филм имаат минимална температура од -40°C и максимална температура од 80°C.