Çfarë janë panelet diellore me film të hollë

1. Çfarë janë panelet diellore me film të hollë?

Ndryshe nga qelizat diellore të gjeneratës së parë që janë bërë nga silikoni një ose shumë kristalor, panelet diellore me shtresë të hollë prodhohen duke përdorur një ose shumë shtresa të elementeve PV mbi një sipërfaqe të përbërë nga një shumëllojshmëri qelqi, plastike ose metali për t'u konvertuar. rrezet e diellit në energji elektrike. Dhe ato që përdoren më së shpeshti për teknologjinë diellore me film të hollë janë teluridi i kadmiumit (CdTe), galium selenid i indiumit të bakrit (CIGS), silikoni amorf (a-Si) dhe arsenidi i galiumit (GaAs).

2 Struktura e paneleve diellore me film të hollë

Panelet diellore me film të hollë përbëhen nga një numër i madh qelizash diellore me shtresë të hollë dhe përdorin energjinë e dritës (fotonet) nga dielli për të gjeneruar energji elektrike përmes efektit fotovoltaik. Ai përfshin gjithashtu shtresa, fletë të pasme dhe kuti kryqëzimi, të gjitha ato punojnë së bashku për të siguruar funksionimin normal të paneleve diellore.

Çfarë janë qelizat diellore me film të hollë?

Qelizat diellore me shtresë të hollë janë pajisje elektronike që konvertojnë dritën e diellit në energji elektrike me efektin fotovoltaik. Qelizat me film të hollë priren të përdorin shumë më pak material - zona aktive e qelizës është zakonisht vetëm 1 deri në 10 mikrometra e trashë. Gjithashtu, qelizat me shtresë të hollë zakonisht mund të prodhohen në një proces me sipërfaqe të madhe, i cili mund të jetë një proces prodhimi i automatizuar dhe i vazhdueshëm.

Për më tepër, panelet diellore me shtresë të hollë përdorin një shtresë të hollë të një oksidi përçues transparent, të tillë si oksid kallaji për të punuar. Ndërsa qelizat me shtresë të hollë janë bërë nga shumë kokrra të vogla kristalore të materialeve gjysmëpërçuese për të krijuar më mirë fushën elektrike me një ndërfaqe, të quajtur heterobashkim. Në përgjithësi, kjo lloj pajisje me shtresë të hollë mund të bëhet si një njësi e vetme - domethënë në mënyrë monolitike - me një shtresë pas shtrese të depozituar në mënyrë sekuenciale në disa nënshtresa, duke përfshirë depozitimin e një shtrese antireflektuese dhe oksid përçues transparent.

Çfarë është shtresa?

Zakonisht paneli diellor me film të hollë ka një shtresë shumë të hollë (më pak se 0,1 mikron) në krye të quajtur shtresa "dritare" për të thithur energjinë e dritës vetëm nga fundi me energji të lartë të spektrit. Duhet të jetë mjaft i hollë dhe të ketë një hapësirë ​​brezi mjaft të gjerë (2.8 eV ose më shumë) për të lejuar të gjithë dritën e disponueshme përmes ndërfaqes (heterojunksioni) në shtresën thithëse. Shtresa thithëse nën dritare, zakonisht e dopuar e tipit p, e pajisur me një absorbueshmëri të lartë (aftësi për të thithur fotone) për rrymë të lartë dhe një hendek të përshtatshëm brezi për të siguruar një tension të mirë.

Çfarë është fleta e pasme?

Si një polimer ose një kombinim i polimereve me aditivë të ndryshëm, fleta e pasme është projektuar për të siguruar një pengesë midis qelizave diellore dhe mjedisit të jashtëm. Nga e cila mund të shohim fleta e pasme është një komponent kritik në qëndrueshmërinë, efikasitetin dhe jetëgjatësinë e një paneli diellor.

Çfarë është kutia e kryqëzimit?

Si një mbyllje elektrike e përdorur për strehimin dhe mbrojtjen e lidhjeve elektrike, kutia e lidhjes është projektuar posaçërisht për të siguruar një mjedis të sigurt dhe të sigurt për lidhjet elektrike, në mënyrë që të parandalojë kontaktin aksidental me telat e ndezur dhe të thjeshtojë mirëmbajtjen ose riparimet e ardhshme. Zakonisht një kuti kryqëzimi PV është ngjitur në pjesën e pasme të panelit diellor dhe funksionon si ndërfaqja e tij dalëse. Lidhjet e jashtme për shumicën e moduleve fotovoltaike përdorin lidhës MC4 për të lehtësuar lidhjet e lehta rezistente ndaj motit me pjesën tjetër të sistemit. Mund të përdoret gjithashtu një ndërfaqe USB e energjisë.

3 Historia e zhvillimit të paneleve diellore me film të hollë

Historia e paneleve diellore me film të hollë daton në vitet 1970, kur studiuesit filluan eksplorimin e tyre të parë mbi përdorimin e filmit të hollë (a-Si) të gjysmëpërçuesve për të shfrytëzuar energjinë diellore, në atë kohë interesi për teknologjinë e filmit të hollë për përdorim komercial. dhe aplikimet e hapësirës ajrore promovojnë zhvillimin e pajisjeve diellore me shtresë të hollë silikoni amorf.

Në vitet 1980, përparimet në teknologji lehtësuan zgjerimin e materialeve ekzistuese me shtresë të hollë në materiale të reja, të tilla si teluridi i kadmiumit (CdTe) dhe galium selenid i indiumit të bakrit (CIGS), i cili ka efikasitet më të lartë të konvertimit dhe kosto më të ulëta prodhimi.

Vitet 1990 dhe 2000 ishin një kohë e përparimeve të rëndësishme në eksplorimin e materialeve të reja diellore të gjeneratës së tretë-materiale me potencial për të kapërcyer kufijtë teorikë të efikasitetit për materialet tradicionale në gjendje të ngurtë. U zhvilluan produkte të reja si qelizat diellore të sensibilizuara me ngjyra, qelizat diellore me pika kuantike.

Në vitet 2010 dhe në fillim të viteve 2020, inovacioni në teknologjinë diellore me shtresë të hollë ka përfshirë përpjekjet për të zgjeruar teknologjinë diellore të gjeneratës së tretë në aplikime të reja dhe për të ulur kostot e prodhimit. Në vitin 2004, Laboratori Kombëtar i Energjisë së Rinovueshme (NREL) arriti një efikasitet rekord botëror prej 19,9% për një modul me shtresë të hollë CIGS. Në vitin 2022, qelizat solare organike fleksibël me film të hollë u integruan në pëlhurë.

Në ditët e sotme, qelizat solare organike fleksibël me film të hollë të integruara në fabrikime i bëjnë ato një zgjedhje më të mirë se panelet tradicionale të silikonit. Dhe teknologjia e filmit të hollë kapi afërsisht 19% të totalit të SHBA. pjesë e tregut në të njëjtin vit, duke përfshirë 30% të prodhimit në shkallë të shërbimeve.

4. Llojet e paneleve diellore

Ekzistojnë disa lloje materialesh që përdoren për prodhimin e qelizave diellore me shtresë të hollë, bazuar në lëndët e para të tyre, ato mund të ndahen në katër lloje 

l Panelet me film të hollë të kadmium telurid (CdTe) janë një lloj paneli diellor që përdor një shtresë të hollë teluridi kadmiumi të depozituar në një material nënshtrese, si qelqi ose çelik inox, si material gjysmëpërçues. Jo vetëm që janë të lehta dhe të lehta për t'u instaluar, ato gjithashtu kanë prodhim të lartë energjie në kushte me dritë të ulët, që do të thotë se mund të prodhojnë energji elektrike edhe në mot me re ose me re. Vlerësohet se panelet diellore me film të hollë CdTe arritën një efikasitet 19% sipas kushteve standarde të testimit (STC), por qelizat e vetme diellore kanë arritur efikasitet prej 22.1%. Megjithatë, ka disa shqetësime në lidhje me toksicitetin e kadmiumit, pasi ai është një metal i rëndë që mund të shkaktojë dëme mjedisore nëse nuk hidhet siç duhet.

l Panelet me shtresë të hollë bakri indium galium selenid (CIGS) prodhohen duke vendosur një shtresë elektrode molibdeni (Mo) mbi nënshtresën përmes një procesi spërkatjeje Krahasuar me teknologjitë e tjera PV, ato kanë efikasitet të lartë dhe mund të arrijnë një efikasitet teorik prej 33% në të ardhmen. Përveç kësaj, ato janë më pak të prirura ndaj plasaritjes ose thyerjes dhe operohen lehtësisht. Megjithatë, pavarësisht këtyre avantazheve, kostoja është relativisht më e shtrenjtë se për teknologjitë e tjera, gjë që mund të pengojë zhvillimin e tyre të mëtejshëm.

l Panelet me film të hollë të silikonit amorf (a-Si) prodhohen duke përpunuar pllaka xhami ose nënshtresa fleksibël, së bashku me një konfigurim p-i-n ose n-i-p. Përparësitë e paneleve me shtresë të hollë a-Si përfshijnë fleksibilitetin e tyre dhe ndërtimin e lehtë, gjë që i bën ato ideale për përdorim në aplikacione portative, të tilla si kampingu ose fuqizimi i sensorëve në distancë. Megjithatë, meqenëse xhami përçues për këto panele është i shtrenjtë dhe procesi është i ngadalshëm, çmimi i tij është relativisht i shtrenjtë prej afro 0,69 $/W.

l Panelet me film të hollë të arsenidit të galiumit (GaAs) janë më komplekse sesa për qelizat diellore të rregullta me shtresë të hollë të procesit të prodhimit. Vlen të theksohet se ato arrijnë efikasitet të lartë deri në 39.2% dhe janë më rezistente ndaj nxehtësisë dhe lagështisë. Sidoqoftë, koha e prodhimit, kostoja për materialet dhe materialet me rritje të lartë, e bëjnë atë një zgjedhje më pak të zbatueshme.

5. Aplikimet e paneleve diellore me film të hollë

Si një klasë e re e alternativave ndaj fotovoltaikëve të silikonit, panelet diellore me shtresë të hollë përdoren kryesisht në fushat e mëposhtme.

l Fotovoltaikë të integruar në ndërtesa (BIPV)

Meqenëse panelet PV me film të hollë mund të jenë deri në 90% më të lehta se panelet e silikonit, një aplikim që ka filluar të bëhet gjerësisht i popullarizuar në mbarë botën është BIPV, ku panelet diellore janë ngjitur në pllakat e çatisë, dritaret, strukturat e dobëta etj. Për më tepër,  disa lloje të PV-ve me shtresë të hollë mund të bëhen gjysmë transparente, të cilat ndihmojnë në ruajtjen e estetikës për shtëpitë dhe ndërtesat duke lejuar mundësinë e prodhimit të energjisë diellore.

l Aplikacionet e hapësirës

Për shkak të avantazheve të peshës së lehtë, shumë efikase, një gamë të gjerë të temperaturës së funksionimit, madje edhe rezistencës ndaj dëmtimit ndaj rrezatimit, panelet diellore me shtresë të hollë, veçanërisht panelet diellore CIGS dhe GaAs, kanë qenë një ideal për aplikimet në hapësirë.

l Automjetet dhe aplikimet detare

Një aplikim i zakonshëm i paneleve diellore me shtresë të hollë është instalimi i moduleve FV fleksibël në çatitë e automjeteve (veçanërisht RV ose autobusët) dhe në kuvertën e varkave dhe anijeve të tjera, të cilat mund të përdoren për të fuqizuar energjinë elektrike duke ruajtur në të njëjtën kohë estetikën.

l Aplikacione portative

Transportueshmëria dhe madhësia e tij i kanë siguruar një zhvillim të qëndrueshëm në sektorin e elektronikës së vogël me vetë-fuqi dhe Internetin e Gjërave (IoT), i cili pritet të rritet ndjeshëm në vitet e ardhshme. Dhe me avancimin e tij, mund të aplikohet më tej në vende të largëta me panele diellore të palosshme, banka me energji diellore, laptopë me energji diellore etj.

6. Tendencat e zhvillimit të paneleve diellore me film të hollë

Me pranimin në rritje të energjisë diellore në mbarë botën, zbatimin e kufizimeve strikte të energjisë dhe përpjekjet në rritje të qeverisë për të integruar burimet e gjelbra në rrjet, panelet diellore me film të hollë pritet të arrijnë rreth 27.11 miliardë dollarë deri në vitin 2030 me një CAGR të shquar prej 8.29% nga 2022 deri në 2030 Rritja është nxitur nga avantazhet e saj dhe R&D, meqenëse janë jashtëzakonisht ekonomike dhe krijohen lehtësisht, përdorin më pak materiale dhe prodhojnë më pak mbetje. Dhe R&D për të rritur qëndrueshmërinë dhe performancën e qelizave diellore do të krijojë gjithashtu mundësi të reja për rritjen e tregut.

Megjithatë, mundësitë vijnë së bashku me sfidën. Nivelet e larta të konkurrencës, një mjedis rregullator në ndryshim, si dhe disponueshmëria e financave dhe burimeve të pakta do të thotë që aktualisht ato mund të mos jenë në gjendje të marrin një pjesë të konsiderueshme të pjesës së tregut global.

7 Analiza e Investimeve të paneleve diellore me film të hollë

Tregu për qelizat diellore me film të hollë duket se po zhvillohet vitet e fundit, gjë që nxitet nga disa faktorë.

l Analiza e llojit të produktit

Në vitin 2018, CdTe prodhoi energji elektrike me një çmim që ishte dukshëm më i ulët ose në të njëjtin nivel me atë të burimeve konvencionale të lëndëve djegëse fosile të energjisë. Për shkak të kostove jo toksike, të lira të funksionimit dhe prodhimit, aktualisht kategoria e teluridit të kadmiumit dominon tregun botëror të qelizave diellore me film të hollë dhe parashikohet që ajo të vazhdojë të rritet me ritmin më të shpejtë gjatë gjithë periudhës së parashikimit.

l Analiza e Përdoruesit Fundor

Zhvillimi dhe kërkimi në rritje për të ulur kostot e instalimit dhe mirëmbajtjes mund të rrisë nevojat e konsumatorëve. Në vitin 2022, tregu i shërbimeve dominoi tregun botëror të qelizave diellore me film të hollë dhe parashikohet se do të vazhdojë të zhvillohet me ritmin më të shpejtë gjatë gjithë periudhës së parashikimit . Meqenëse panelet diellore me shtresë të hollë degradohen me një ritëm shumë më të ngadaltë, ato ofrojnë një alternativë të mundshme ndaj paneleve diellore tradicionale c-Si.

l Analiza Rajonale

Azia-Paqësori ishte rajoni më i madh në botë për qelizat diellore me film të hollë në vitin 2022 dhe parashikohet që ai të vazhdojë të zgjerohet me ritmin më të lartë, gjë që nxitet nga shumë faktorë. Për shembull, si tregjet më të mëdha të PV diellore në mbarë botën, Kina do të rrisë objektivin për energjinë e rinovueshme nga 20% në 35% deri në vitin 2030. Dhe objektet fotovoltaike diellore të shkallës së shërbimeve në Kinë përdorin kryesisht teknologjinë e filmit të hollë. Për më tepër, Japonia ka deklaruar gjithashtu synimin e saj për të përdorur vetëm fuqinë e qëndrueshme në më tej.

8 Gjërat që duhen marrë parasysh për panele diellore me film të hollë me cilësi të lartë

Kur blini panele diellore, duhet të merren parasysh jo vetëm çmimi dhe cilësia, por duhet të kihen parasysh edhe faktorë të tjerë.

l Efikasiteti: Efikasiteti i lartë mund të shndërrojë më shumë energjinë e diellit në energji elektrike. Në përgjithësi, të kesh një përqendrim më të lartë të bartësve të ngarkesës mund të rrisë efikasitetin e qelizës diellore duke rritur përçueshmërinë. Shtimi i një koncentruesi në një qelizë diellore nuk ndihmon vetëm për të rritur efikasitetin, por gjithashtu mund të zvogëlojë hapësirën, materialet dhe koston e nevojshme për prodhimin e qelizës.

l Qëndrueshmëri dhe jetëgjatësi: Disa module me shtresë të hollë gjithashtu kanë probleme me degradimin në kushte të ndryshme. Ndër të gjitha materialet, CdTe shfaq rezistencën më të mirë ndaj degradimit të performancës me temperaturë. Dhe ndryshe nga materialet e tjera me shtresë të hollë, CdTe ka tendencë të jetë mjaft elastike ndaj kushteve mjedisore si temperatura dhe lagështia, por panelet fleksibël CdTe mund të pësojnë degradim të performancës nën streset ose sforcimet e aplikuara.

l Pesha: I referohet densitetit të panelit diellor me shtresë të hollë. Në përgjithësi, panelet diellore me film të hollë kanë peshë të lehtë, kështu që nuk duhet të keni frikë nga aplikimi i peshës së vdekur në çatinë tuaj. Sidoqoftë, pesha ende duhet të merret parasysh kur zgjidhni ato, në mënyrë që të sigurohet që nuk do të mbingarkohet për instalim.

l Temperatura: Kjo nënkupton temperaturën minimale dhe maksimale në të cilën mund të funksionojë paneli diellor me film të hollë. Në përgjithësi, të gjitha panelet diellore më të mira me film të hollë konsiderohet të kenë një temperaturë minimale prej -40°C dhe një temperaturë maksimale prej 80°C.