थिन-फिल्म सोलर पॅनल्स म्हणजे काय?

1. थिन-फिल्म सोलर पॅनल्स म्हणजे काय?

पहिल्या पिढीतील सौर पेशी एकल-किंवा बहु-क्रिस्टलाइन सिलिकॉनपासून बनवल्या जातात त्या विपरीत, पातळ-फिल्म सौर पॅनेल एका पृष्ठभागावर पीव्ही घटकांचे एक किंवा अनेक स्तर वापरून तयार केले जातात ज्यामध्ये रूपांतरित करण्यासाठी विविध प्रकारचे काच, प्लास्टिक किंवा धातू असतात. वीज मध्ये सूर्यप्रकाश. आणि पातळ-फिल्म सौर तंत्रज्ञानासाठी सर्वात सामान्यतः वापरले जाणारे कॅडमियम टेल्युराइड (CdTe), कॉपर इंडियम गॅलियम सेलेनाइड (CIGS), आकारहीन सिलिकॉन (a-Si), आणि गॅलियम आर्सेनाइड (GaAs) आहेत.

2 थिन-फिल्म सोलर पॅनेलची रचना

थिन-फिल्म सोलर पॅनेलमध्ये मोठ्या प्रमाणात पातळ-फिल्म सौर पेशी असतात आणि फोटोव्होल्टेइक प्रभावाद्वारे वीज निर्माण करण्यासाठी सूर्यापासून प्रकाश ऊर्जा (फोटोन्स) वापरतात. यात लेयर्स, बॅकशीट आणि जंक्शन बॉक्स देखील समाविष्ट आहेत, ते सर्व सौर पॅनेलचे सामान्य ऑपरेशन सुनिश्चित करण्यासाठी एकत्रितपणे कार्य करतात.

थिन-फिल्म सोलर सेल्स म्हणजे काय?

थिन-फिल्म सोलर सेल ही इलेक्ट्रॉनिक उपकरणे आहेत जी फोटोव्होल्टेइक प्रभावाने सूर्यप्रकाशाचे विद्युत उर्जेमध्ये रूपांतर करतात. पातळ-फिल्म पेशी कमी सामग्री वापरण्याचा कल - सेलचे सक्रिय क्षेत्र सामान्यतः फक्त 1 ते 10 मायक्रोमीटर जाडी असते. तसेच, पातळ-फिल्म पेशी सहसा मोठ्या-क्षेत्राच्या प्रक्रियेत तयार केल्या जाऊ शकतात, जी स्वयंचलित, सतत उत्पादन प्रक्रिया असू शकते.

इतकेच काय, पातळ-फिल्म सोलर पॅनेल काम करण्यासाठी टिन ऑक्साईड सारख्या पारदर्शक कंडक्टिंग ऑक्साईडचा पातळ थर वापरतात. पातळ-फिल्म पेशी अर्धसंवाहक पदार्थांच्या अनेक लहान क्रिस्टलीय दाण्यांपासून बनवलेल्या असतात, तर इंटरफेससह इलेक्ट्रिक फील्ड चांगल्या प्रकारे तयार करण्यासाठी, ज्याला हेटरोजंक्शन म्हणतात. जनरललॉय या प्रकारची पातळ-फिल्म उपकरणे एका युनिटच्या रूपात बनवता येतात - म्हणजे, मोनोलिथिकली - काही सब्सट्रेटवर थरावर थर क्रमशः जमा केले जातात, ज्यामध्ये प्रतिक्षेपण कोटिंग आणि पारदर्शक प्रवाहकीय ऑक्साईड जमा करणे समाविष्ट आहे.

थर म्हणजे काय?

सामान्यत: पातळ-फिल्म सोलर पॅनेलच्या वरच्या बाजूला एक अतिशय पातळ (०.१ मायक्रॉन पेक्षा कमी) थर असतो ज्याला "विंडो" लेयर म्हणतात ज्याला स्पेक्ट्रमच्या केवळ उच्च-ऊर्जेच्या टोकापासून प्रकाश ऊर्जा शोषली जाते. ते पुरेसे पातळ असले पाहिजे आणि सर्व उपलब्ध प्रकाश इंटरफेसद्वारे (हेटरोजंक्शन) शोषून घेणाऱ्या थरापर्यंत जाऊ देण्यासाठी पुरेसा रुंद बँडगॅप (2.8 eV किंवा अधिक) असणे आवश्यक आहे. खिडकीखालील शोषक थर, सामान्यतः डोप केलेला p-प्रकार, उच्च प्रवाहासाठी उच्च शोषकता (फोटॉन शोषण्याची क्षमता) आणि चांगला व्होल्टेज प्रदान करण्यासाठी योग्य बँड गॅपसह सुसज्ज असतो.

बॅकशीट म्हणजे काय?

पॉलिमर किंवा विविध ऍडिटीव्हसह पॉलिमरचे संयोजन म्हणून, बॅकशीट सौर पेशी आणि बाहेरील वातावरण यांच्यातील अडथळा प्रदान करण्यासाठी डिझाइन केलेले आहे. ज्यावरून आपण पाहू शकतो की बॅकशीट हा सौर पॅनेलच्या टिकाऊपणा, कार्यक्षमता आणि दीर्घायुष्याचा एक महत्त्वाचा घटक आहे.

जंक्शन बॉक्स म्हणजे काय?

इलेक्ट्रिकल कनेक्शन ठेवण्यासाठी आणि सुरक्षित ठेवण्यासाठी वापरले जाणारे इलेक्ट्रिकल एनक्लोजर म्हणून, जंक्शन बॉक्स विशेषत: इलेक्ट्रिकल कनेक्शनसाठी सुरक्षित आणि सुरक्षित वातावरण प्रदान करण्यासाठी डिझाइन केले आहे जेणेकरुन थेट तारांशी अपघाती संपर्क टाळता येईल आणि भविष्यातील देखभाल किंवा दुरुस्ती सुलभ होईल. सहसा पीव्ही जंक्शन बॉक्स सोलर पॅनेलच्या मागील बाजूस जोडलेला असतो आणि त्याचा आउटपुट इंटरफेस म्हणून कार्य करतो. बऱ्याच फोटोव्होल्टेइक मॉड्यूल्ससाठी बाह्य कनेक्शन MC4 कनेक्टर वापरतात ज्यामुळे उर्वरित सिस्टमशी सहज हवामानरोधक कनेक्शन सुलभ होते. यूएसबी पॉवर इंटरफेस देखील वापरला जाऊ शकतो.

3 थिन-फिल्म सोलर पॅनेलचा विकास इतिहास

थिन-फिल्म सोलर पॅनेलचा इतिहास 1970 च्या दशकाचा आहे, जेव्हा संशोधकांनी सौर ऊर्जेचा वापर करण्यासाठी सेमीकंडक्टरच्या पातळ फिल्म (a-Si) च्या वापरावर त्यांच्या मुठीचा शोध सुरू केला, त्या वेळी व्यावसायिक वापरासाठी पातळ-फिल्म तंत्रज्ञानामध्ये रस होता. आणि एरोस्पेस ऍप्लिकेशन्स अनाकार सिलिकॉन पातळ-फिल्म सौर उपकरणांच्या विकासास प्रोत्साहन देतात.

1980 च्या दशकात, तंत्रज्ञानातील प्रगतीमुळे विद्यमान पातळ-फिल्म सामग्रीचा विस्तार नवीन बनवला, जसे की कॅडमियम टेल्युराइड (CdTe) आणि कॉपर इंडियम गॅलियम सेलेनाइड (CIGS), ज्याची रूपांतरण कार्यक्षमता आणि कमी उत्पादन खर्च आहे.

1990 आणि 2000 चे दशक हे नवीन तृतीय-पिढीच्या सौर सामग्री-सामग्रीच्या शोधात महत्त्वपूर्ण प्रगतीचा काळ होता ज्यात पारंपारिक घन-राज्य सामग्रीसाठी सैद्धांतिक कार्यक्षमतेच्या मर्यादांवर मात करण्याची क्षमता होती. मंग नवीन उत्पादने जसे की डाई-सेन्सिटाइज्ड सोलर सेल, क्वांटम डॉट सोलर सेल्स विकसित करण्यात आले.

2010 आणि 2020 च्या सुरुवातीच्या काळात, थिन-फिल्म सोलर टेक्नॉलॉजीमधील नावीन्यपूर्ण नवीन ऍप्लिकेशन्ससाठी आणि उत्पादन खर्च कमी करण्यासाठी तिसऱ्या पिढीच्या सौर तंत्रज्ञानाचा विस्तार करण्याच्या प्रयत्नांचा समावेश आहे. 2004 मध्ये, नॅशनल रिन्युएबल एनर्जी लॅबोरेटरी (NREL) ने CIGS पातळ-फिल्म मॉड्यूलसाठी 19.9% ​​ची जागतिक-विक्रमी कार्यक्षमता प्राप्त केली. 2022 मध्ये, लवचिक सेंद्रिय पातळ-फिल्म सौर पेशी फॅब्रिकमध्ये समाकलित केल्या गेल्या.

आजकाल, फॅब्रिकेशनमध्ये एकत्रित केलेल्या लवचिक सेंद्रिय पातळ-फिल्म सौर पेशी त्यांना पारंपारिक सिलिकॉन पॅनेलपेक्षा एक चांगला पर्याय बनवतात. आणि पातळ-फिल्म तंत्रज्ञानाने एकूण यू.एस.च्या अंदाजे 19% कॅप्चर केले आहे. युटिलिटी-स्केल उत्पादनाच्या 30% सह, त्याच वर्षात बाजारातील हिस्सा.

4. सौर पॅनेलचे प्रकार

पातळ-फिल्म सौर पेशी तयार करण्यासाठी अनेक प्रकारची सामग्री वापरली जाते, त्यांच्या कच्च्या मालावर आधारित, त्यांना चार प्रकारांमध्ये विभागले जाऊ शकते. 

l कॅडमियम टेलुराइड (CdTe) थिन-फिल्म पॅनेल हे सौर पॅनेलचे एक प्रकार आहेत जे सेमीकंडक्टर सामग्री म्हणून काच किंवा स्टेनलेस स्टीलसारख्या सब्सट्रेट सामग्रीवर जमा केलेल्या कॅडमियम टेल्युराइडचा पातळ थर वापरतात. केवळ हलके आणि स्थापित करणे सोपे नाही, तर कमी-प्रकाशाच्या परिस्थितीतही उच्च ऊर्जा उत्पादन आहे, याचा अर्थ ते ढगाळ किंवा ढगाळ हवामानातही वीज निर्माण करू शकतात. असा अंदाज आहे की CdTe थिन-फिल्म सोलर पॅनेलने स्टँडर्ड टेस्टिंग कंडिशन (STC) अंतर्गत 19% कार्यक्षमता गाठली आहे, परंतु सिंगल सोलर सेलने 22.1% कार्यक्षमता प्राप्त केली आहे. तथापि, कॅडमियमच्या विषारीपणाबद्दल काही चिंता आहेत, कारण हा एक जड धातू आहे ज्याची योग्य विल्हेवाट न लावल्यास पर्यावरणास हानी पोहोचू शकते.

l कॉपर इंडियम गॅलियम सेलेनाइड (CIGS) थिन-फिल्म पॅनेल थुंकण्याच्या प्रक्रियेद्वारे सब्सट्रेटवर मॉलिब्डेनम (Mo) इलेक्ट्रोड थर ठेवून तयार केले जातात. इतर पीव्ही तंत्रज्ञानाच्या तुलनेत, त्यांच्याकडे उच्च कार्यक्षमता आहे आणि भविष्यात 33% ची सैद्धांतिक कार्यक्षमता प्राप्त करू शकतात. याव्यतिरिक्त, ते क्रॅक किंवा तुटण्यास कमी प्रवण असतात आणि सहजपणे चालतात. तथापि, हे फायदे असूनही, इतर तंत्रज्ञानाच्या तुलनेत किंमत तुलनेने अधिक महाग आहे, ज्यामुळे त्यांच्या पुढील विकासास अडथळा येऊ शकतो.

l अमोर्फस सिलिकॉन (a-Si) थिन-फिल्म पॅनेल p-i-n किंवा n-i-p कॉन्फिगरेशनसह ग्लास प्लेट्स किंवा लवचिक सब्सट्रेट्सवर प्रक्रिया करून तयार केले जातात. a-Si थिन-फिल्म पॅनेलच्या फायद्यांमध्ये त्यांची लवचिकता आणि हलके बांधकाम समाविष्ट आहे, ज्यामुळे ते कॅम्पिंग किंवा रिमोट सेन्सर्सला पॉवरिंग सारख्या पोर्टेबल ऍप्लिकेशन्समध्ये वापरण्यासाठी आदर्श बनवतात. तथापि, या पॅनेलसाठी प्रवाहकीय काच महाग असल्याने आणि प्रक्रिया मंद असल्याने, त्याची किंमत तुलनेने जवळजवळ $0.69/W इतकी महाग आहे.

l गॅलियम आर्सेनाइड (GaAs) पातळ-फिल्म पॅनेल उत्पादन प्रक्रियेच्या नियमित पातळ-फिल्म सौर पेशींपेक्षा अधिक जटिल आहेत. हे लक्षात घेण्यासारखे आहे की ते 39.2% पर्यंत उच्च कार्यक्षमता प्राप्त करतात आणि उष्णता आणि आर्द्रतेसाठी अधिक प्रतिरोधक असतात. तरीसुद्धा, उत्पादन वेळ, सामग्रीची किंमत आणि उच्च वाढ सामग्री, यामुळे ते कमी व्यवहार्य पर्याय बनतात.

5. थिन-फिल्म सोलर पॅनेलचे अनुप्रयोग

सिलिकॉन फोटोव्होल्टेइकच्या पर्यायांचा एक उदयोन्मुख वर्ग म्हणून, पातळ-फिल्म सोलर पॅनेलचा वापर प्रामुख्याने खालील क्षेत्रांमध्ये केला जातो.

l बिल्डिंग-इंटिग्रेटेड फोटोव्होल्टिक्स (बीआयपीव्ही)

पातळ फिल्म PV पटल हे सिलिकॉन पॅनेलपेक्षा 90% पर्यंत हलके असू शकतात, त्यामुळे जगभरात लोकप्रिय होऊ लागलेला एक अनुप्रयोग म्हणजे BIPV, जेथे सौर पॅनेल छतावरील फरशा, खिडक्या, कमकुवत संरचना इत्यादींना जोडलेले आहेत. याव्यतिरिक्त,  काही प्रकारच्या पातळ फिल्म पीव्ही अर्ध-पारदर्शक बनवता येतात, जे सौर ऊर्जा निर्मितीच्या शक्यतेला परवानगी देऊन घरे आणि इमारतींसाठी सौंदर्य टिकवून ठेवण्यास मदत करतात.

l अंतराळ अनुप्रयोग

हलके, अत्यंत कार्यक्षम, ऑपरेशन रेंजचे विस्तृत तापमान, आणि रेडिएशनपासून होणारे नुकसान प्रतिकार या फायद्यांमुळे, पातळ-फिल्म सौर पॅनेल, विशेषत: CIGS आणि GaAs सौर पॅनेल, स्पेस ऍप्लिकेशन्ससाठी एक आदर्श आहेत.

l वाहने आणि सागरी अनुप्रयोग

थिन-फिल्म सोलर पॅनेलचा एक सामान्य वापर म्हणजे वाहनांच्या छतावर (विशेषत: RV किंवा बस) आणि बोटी आणि इतर जहाजांच्या डेकवर लवचिक PV मॉड्यूल्सची स्थापना करणे, ज्याचा उपयोग विद्युत उर्जेसाठी केला जाऊ शकतो आणि त्याच वेळी सौंदर्यशास्त्र राखतो.

l पोर्टेबल अनुप्रयोग

त्याची पोर्टेबिलिटी आणि आकाराने लहान स्वयं-संचालित इलेक्ट्रॉनिक्स आणि इंटरनेट ऑफ थिंग्ज (IoT) क्षेत्रात शाश्वत विकास प्रदान केला आहे, ज्यामध्ये येत्या काही वर्षांत लक्षणीय वाढ होण्याची अपेक्षा आहे. आणि त्याच्या प्रगतीसह, ते फोल्ड करण्यायोग्य सौर पॅनेल, सौर उर्जा बँक, सौर उर्जेवर चालणारे लॅपटॉप इत्यादींसह दुर्गम ठिकाणी लागू केले जाऊ शकते.

6. थिन-फिल्म सोलर पॅनेलचा विकास ट्रेंड

सौर ऊर्जेची जगभरातील वाढती स्वीकृती, कठोर ऊर्जा निर्बंधांची अंमलबजावणी आणि ग्रीडमध्ये हरित स्रोत एकत्रित करण्यासाठी वाढत्या सरकारी प्रयत्नांमुळे, पातळ-फिल्म सौर पॅनेल 2030 पर्यंत सुमारे USD 27.11 अब्ज पर्यंत पोहोचण्याची अपेक्षा आहे, जो 8.29% च्या उल्लेखनीय CAGR सह. 2022 ते 2030 वाढ त्याच्या फायद्यांद्वारे केली जाते आणि आर&डी, ते अत्यंत किफायतशीर आणि सहजपणे तयार केलेले असल्याने, कमी सामग्री वापरतात आणि कमी कचरा निर्माण करतात. आणि आर&सौर सेलची सहनशक्ती आणि कार्यक्षमतेत वाढ करण्यासाठी डी बाजाराच्या वाढीसाठी नवीन संधी देखील निर्माण करेल.

मात्र, आव्हानांसोबत संधीही येतात. उच्च पातळीची स्पर्धा, बदलते नियामक वातावरण तसेच दुर्मिळ वित्त आणि संसाधनांची उपलब्धता म्हणजे सध्या ते जागतिक बाजारपेठेतील मोठा हिस्सा घेऊ शकत नाहीत.

7 थिन-फिल्म सोलर पॅनेलचे गुंतवणूक विश्लेषण

अलिकडच्या वर्षांत पातळ-फिल्म सौर पेशींची बाजारपेठ विकसित होत असल्याचे दिसते, जे अनेक घटकांद्वारे चालविले जाते.

l उत्पादन प्रकार विश्लेषण

2018 मध्ये, CdTe ने अशा किमतीत वीज निर्मिती केली जी पारंपारिक जीवाश्म इंधन उर्जेच्या स्त्रोतांपेक्षा लक्षणीयरीत्या कमी होती. त्याच्या गैर-विषारी, स्वस्त ऑपरेशन आणि उत्पादन खर्चामुळे, सध्या कॅडमियम टेल्युराइड श्रेणीने जगभरातील पातळ-फिल्म सोलर सेल मार्केटमध्ये वर्चस्व गाजवले आहे आणि अंदाज आहे की संपूर्ण अंदाज कालावधीत ते जलद गतीने वाढेल.

l अंतिम वापरकर्ता विश्लेषण

स्थापना आणि देखभाल खर्च कमी करण्यासाठी वाढत्या विकास आणि संशोधनामुळे ग्राहकांच्या गरजा वाढू शकतात. 2022 मध्ये, युटिलिटी मार्केटने जगभरातील पातळ-फिल्म सोलर सेल मार्केटवर वर्चस्व गाजवले आणि अंदाज वर्तवला जातो की संपूर्ण अंदाज कालावधीत ते जलद गतीने विकसित होत राहील. . थिन-फिल्म सोलर पॅनेल्स खूपच कमी वेगाने कमी होत असल्याने, ते पारंपारिक सी-सी सोलर पॅनेलला संभाव्य पर्याय देतात.

l प्रादेशिक विश्लेषण

2022 मध्ये आशिया-पॅसिफिक हा पातळ-फिल्म सोलर सेलसाठी जगातील सर्वात मोठा प्रदेश होता आणि अनेक घटकांनी चालवलेल्या उच्च दराने त्याचा विस्तार होत राहील असा अंदाज आहे. उदाहरणार्थ, जगातील सर्वात मोठी सौर PV बाजारपेठ म्हणून, चीन 2030 पर्यंत अक्षय ऊर्जेचे लक्ष्य 20% वरून 35% पर्यंत वाढवेल. आणि चीनमधील युटिलिटी-स्केल सोलर फोटोव्होल्टेइक सुविधा मुख्यतः पातळ-फिल्म तंत्रज्ञान वापरतात. शिवाय, जपानने पुढील काळात केवळ शाश्वत ऊर्जा वापरण्याचा आपला इरादा जाहीर केला आहे.

8 उच्च-गुणवत्तेच्या पातळ-फिल्म सोलर पॅनेलसाठी विचारात घेण्यासारख्या गोष्टी

सौर पॅनेल खरेदी करताना, केवळ किंमत आणि गुणवत्ता विचारात घेणे आवश्यक नाही, तर इतर घटक देखील लक्षात घेतले पाहिजेत.

l कार्यक्षमता: उच्च कार्यक्षमतेमुळे सूर्याची अधिक ऊर्जा विजेमध्ये रूपांतरित होऊ शकते. सामान्यत: चार्ज वाहकांची एकाग्रता जास्त असल्याने चालकता वाढवून सौर सेलची कार्यक्षमता वाढू शकते. सोलर सेलमध्ये कॉन्सेंट्रेटर जोडणे केवळ कार्यक्षमता वाढविण्यास मदत करत नाही तर सेल तयार करण्यासाठी आवश्यक जागा, साहित्य आणि खर्च देखील कमी करू शकते.

l टिकाऊपणा आणि आयुष्यभर: काही पातळ-फिल्म मॉड्यूल्समध्ये विविध परिस्थितींमध्ये ऱ्हास होण्याची समस्या देखील असते. सर्व सामग्रीमध्ये, CdTe तापमानासह कार्यक्षमतेच्या ऱ्हासाला सर्वोत्तम प्रतिकार दर्शविते. आणि इतर पातळ-फिल्म सामग्रीच्या विपरीत, CdTe तापमान आणि ओलावा यांसारख्या पर्यावरणीय परिस्थितींसाठी बऱ्यापैकी लवचिक असतो, परंतु लवचिक CdTe पॅनेल लागू तणाव किंवा ताणतणावाखाली कार्यक्षमतेत घट अनुभवू शकतात.

l वजन: हे पातळ-फिल्म सौर पॅनेलच्या घनतेचा संदर्भ देते. सर्वसाधारणपणे, पातळ-फिल्म सोलर पॅनेलचे वजन हलके असते त्यामुळे तुम्ही तुमच्या छतावर मृत वजन टाकण्यास घाबरू नये. तरीही, ते निवडताना वजन विचारात घेणे आवश्यक आहे जेणेकरून ते स्थापनेसाठी ओव्हरलोड होणार नाही याची खात्री करा.

l तापमान: याचा अर्थ किमान आणि कमाल तापमान ज्यामध्ये थिन फिल्म सोलर पॅनेल कार्य करू शकते. सर्वसाधारणपणे, सर्व उत्कृष्ट पातळ फिल्म सोलर पॅनेलचे किमान तापमान -40°C आणि कमाल तापमान 80°C मानले जाते.