Ano ang Thin-film Solar Panels

1. Ano ang Thin-film Solar Panels?

Hindi tulad ng mga unang henerasyong solar cell na gawa sa single-o multi-crystalline na silicon, ang mga thin-film solar panel ay ginagawa gamit ang isa o maraming layer ng mga elemento ng PV sa ibabaw ng ibabaw na binubuo ng iba't ibang salamin, plastik, o metal para ma-convert. sikat ng araw sa kuryente. At ang pinakakaraniwang ginagamit para sa thin-film solar technology ay ang cadmium telluride (CdTe), copper indium gallium selenide (CIGS), amorphous silicon (a-Si), at gallium arsenide (GaAs).

2 Ang Istraktura ng Thin-film Solar Panels

Ang Thin-film Solar Panels ay binubuo ng malaking bilang ng thin-film solar cells at gumagamit ng light energy (photon) mula sa Araw upang makabuo ng kuryente sa pamamagitan ng photovoltaic effect Kasama rin dito ang mga layer, backsheet at junction box, lahat ng mga ito ay nagtutulungan upang matiyak ang normal na operasyon ng mga solar panel.

Ano ang Thin-film solar cells?

Ang mga thin-film solar cell ay mga elektronikong device na nagko-convert ng sikat ng araw sa elektrikal na enerhiya sa pamamagitan ng photovoltaic effect. Ang mga thin-film na cell ay uso na gumamit ng mas kaunting materyal -ang aktibong lugar ng cell ay karaniwang 1 hanggang 10 micrometers lamang ang kapal. Gayundin, ang mga thin-film na cell ay karaniwang maaaring gawin sa isang malaking lugar na proseso, na maaaring maging isang awtomatiko, tuluy-tuloy na proseso ng produksyon.

Higit pa rito, ang mga thin-film solar panel ay gumagamit ng manipis na layer ng isang transparent na conducting oxide, gaya ng tin oxide upang gumana. Habang ang mga thin-film na cell ay gawa sa maraming maliliit na mala-kristal na butil ng mga semiconductor na materyales upang mas mahusay na lumikha ng electric field na may interface, na tinatawag na heterojunction. Generalloy ang ganitong uri ng mga thin-film device ay maaaring gawin bilang isang yunit - iyon ay, monolithically -na may patong sa layer na sunud-sunod na idineposito sa ilang substrate, kabilang ang deposition ng isang antireflection coating at transparent conducting oxide.

Ano ang mga layer?

Kadalasan ang thin-film solar panel ay may napakanipis (mas mababa sa 0.1 micron) na layer sa itaas na tinatawag na "window" layer upang sumipsip ng liwanag na enerhiya mula lamang sa high-energy na dulo ng spectrum. Dapat itong sapat na manipis at may sapat na lapad na bandgap (2.8 eV o higit pa) upang hayaan ang lahat ng magagamit na liwanag sa pamamagitan ng interface (heterojunction) patungo sa absorbing layer. Ang absorbing layer sa ilalim ng window, kadalasang doped p-type, nilagyan ng mataas na absorptivity (kakayahang sumipsip ng mga photon) para sa mataas na kasalukuyang at isang angkop na band gap upang magbigay ng magandang boltahe.

Ano ang backsheet?

Bilang isang polimer o kumbinasyon ng mga polymer na may iba't ibang mga additives, ang backsheet ay idinisenyo upang magbigay ng hadlang sa pagitan ng mga solar cell at ng panlabas na kapaligiran. Mula sa kung saan makikita natin ang backsheet ay isang kritikal na bahagi sa tibay, kahusayan, at mahabang buhay ng isang solar panel.

Ano ang junction box?

Bilang isang de-koryenteng enclosure na ginagamit upang ilagay at protektahan ang mga de-koryenteng koneksyon, ang junction box ay espesyal na idinisenyo upang magbigay ng isang ligtas at secure na kapaligiran para sa mga de-koryenteng koneksyon upang maiwasan ang hindi sinasadyang pakikipag-ugnay sa mga live na wire at upang gawing simple ang pagpapanatili o pag-aayos sa hinaharap. Karaniwan ang isang PV junction box ay nakakabit sa likod ng solar panel at gumagana bilang output interface nito. Ang mga panlabas na koneksyon para sa karamihan ng mga photovoltaic module ay gumagamit ng mga MC4 connectors upang mapadali ang madaling weatherproof na mga koneksyon sa iba pang bahagi ng system. Maaari ding gumamit ng USB power interface.

3 Ang Kasaysayan ng Pag-unlad ng Thin-film Solar Panels

Ang kasaysayan ng mga thin-film solar panel ay nagsimula noong 1970s, nang sinimulan ng mga mananaliksik ang kanilang unang pagsaliksik sa paggamit ng thin film (a-Si) ng mga semiconductors upang magamit ang solar energy, sa panahong iyon ang interes sa thin-film na teknolohiya para sa komersyal na paggamit at ang mga aplikasyon ng aerospace ay nagtataguyod ng pagbuo ng mga amorphous na silikon na thin-film solar na aparato.

Noong 1980s, pinadali ng mga pagsulong sa teknolohiya ang pagpapalawak ng mga kasalukuyang materyal na thin-film sa mga bago, tulad ng cadmium telluride (CdTe) at copper indium gallium selenide (CIGS), na may mas mataas na conversion efficiencies at mas mababang gastos sa produksyon.

Ang 1990s at 2000s ay isang panahon ng makabuluhang pag-unlad sa paggalugad ng mga bagong ikatlong henerasyong solar na materyales–mga materyal na may potensyal na malampasan ang mga limitasyon ng teoretikal na kahusayan para sa mga tradisyonal na solid-state na materyales. Mang bagong mga produkto tulad ng dye-sensitized solar cell, quantum dot solar cell ay binuo.

Noong 2010s at unang bahagi ng 2020s, kasama sa inobasyon sa thin-film solar technology ang mga pagsisikap na palawakin ang third-generation solar technology sa mga bagong application at bawasan ang mga gastos sa produksyon. Noong 2004, nakamit ng National Renewable Energy Laboratory (NREL) ang world-record na kahusayan na 19.9% ​​para sa isang CIGS thin-film module. Noong 2022, isinama sa tela ang flexible organic thin-film solar cells.

Sa ngayon, ang flexible na organic thin-film solar cells na isinama sa mga fabrication ay ginagawa silang isang mas mahusay na pagpipilian kaysa sa tradisyonal na mga silicon panel. At ang thin-film technology ay nakakuha ng humigit-kumulang 19% ng kabuuang U.S. market share sa parehong taon, kabilang ang 30% ng utility-scale production.

4.Ang Mga Uri ng Solar Panel

Mayroong ilang mga uri ng mga materyales na ginagamit sa paggawa ng thin-film solar cells, batay sa kanilang mga hilaw na materyales, maaari silang nahahati sa apat na uri 

l Ang Cadmium Telluride (CdTe) Thin-Film Panels ay isang uri ng solar panel na gumagamit ng manipis na layer ng cadmium telluride na idineposito sa isang substrate na materyal, tulad ng salamin o hindi kinakalawang na asero, bilang materyal na semiconductor. Hindi lamang magaan at madaling i-install, mayroon din silang mataas na produksyon ng enerhiya sa mga kondisyon na mababa ang liwanag, na nangangahulugan na maaari silang makabuo ng kuryente kahit na sa maulap o makulimlim na panahon. Tinatayang ang CdTe thin-film solar panels ay umabot sa 19% na kahusayan sa ilalim ng Standard Testing Conditions (STC), ngunit ang mga solong solar cell ay nakamit ang kahusayan na 22.1%. Gayunpaman, may ilang mga alalahanin tungkol sa toxicity ng cadmium, dahil ito ay isang mabigat na metal na maaaring magdulot ng pinsala sa kapaligiran kung hindi itatapon ng maayos.

l Ang Copper Indium Gallium Selenide (CIGS) Thin-Film Panels ay ginawa sa pamamagitan ng paglalagay ng molybdenum (Mo) electrode layer sa substrate sa pamamagitan ng sputtering process Kung ikukumpara sa iba pang mga teknolohiya ng PV, mayroon silang mataas na kahusayan at maaaring makamit ang isang teoretikal na kahusayan na 33% sa hinaharap. Bilang karagdagan, ang mga ito ay hindi gaanong madaling kapitan ng pag-crack o pagkasira at madaling patakbuhin. Gayunpaman, sa kabila ng mga pakinabang na ito, ang gastos ay medyo mas mahal kaysa sa iba pang mga teknolohiya, na maaaring makahadlang sa kanilang karagdagang pag-unlad.

l Ang Amorphous Silicon (a-Si) Thin-Film Panels ay ginagawa sa pamamagitan ng pagpoproseso ng mga glass plate o flexible substrate, kasama ang isang p-i-n o n-i-p na configuration. Kasama sa mga bentahe ng a-Si thin-film panel ang kanilang flexibility at magaan na konstruksyon, na ginagawang perpekto ang mga ito para magamit sa mga portable na application, gaya ng camping o powering remote sensors. Gayunpaman, dahil mahal ang conductive glass para sa mga panel na ito at mabagal ang proseso, medyo mahal ang presyo nito na halos $0.69/W.

l Gallium Arsenide (GaAs) Thin-Film Panels ay mas kumplikado kaysa sa mga regular na thin-film solar cell ng proseso ng pagmamanupaktura. Ito ay nagkakahalaga ng pagbanggit na nakakamit nila ang mataas na kahusayan ng hanggang sa 39.2% at mas lumalaban sa init at kahalumigmigan. Gayunpaman, ang oras ng pagmamanupaktura, gastos para sa mga materyales, at mataas na mga materyales sa paglago, ay ginagawa itong isang mas kaunting pagpipilian.

5. Ang mga Aplikasyon ng Thin-film Solar Panels

Bilang isang umuusbong na klase ng mga alternatibo sa silicon photovoltaics, ang mga thin-film solar panel ay pangunahing ginagamit sa mga sumusunod na larangan.

l Building-Integrated Photovoltaics(BIPV)

Dahil ang mga thin film PV panel ay maaaring hanggang 90 % na mas magaan kaysa sa mga silicon panel, isang application na nagsisimulang maging malawak na popular sa buong mundo ay ang BIPV, kung saan ang mga solar panel ay nakakabit sa mga tile sa bubong, bintana, mahihinang istruktura at iba pa. Bukod pa rito,  ang ilang uri ng thin film PV ay maaaring gawing semi-transparent, na tumutulong upang mapanatili ang estetika para sa mga tahanan at gusali habang pinapayagan ang posibilidad ng pagbuo ng solar power.

l Mga aplikasyon sa espasyo

Dahil sa mga bentahe ng magaan, napakahusay, malawak na temperatura ng saklaw ng operasyon, at maging ang paglaban sa pinsala laban sa radiation, ang mga thin-film solar panel, lalo na ang mga solar panel ng CIGS at GaAs, ay naging mainam para sa mga aplikasyon sa espasyo.

l Mga sasakyan at marine application

Ang isang karaniwang aplikasyon ng mga thin-film solar panel ay ang pag-install ng mga flexible na PV module sa mga rooftop ng sasakyan (lalo na sa mga RV o bus) at sa mga deck ng mga bangka at iba pang sasakyang-dagat, na maaaring magamit sa pagpapagana ng kuryente habang pinapanatili ang aesthetics.

l Mga portable na application

Ang portability at laki nito ay nagbigay sa kanya ng sustainable development sa maliit na self-powered electronics at Internet of Things (IoT) na sektor, na inaasahang lalago nang malaki sa mga darating na taon. At sa pagsulong nito, maaari pa itong mailapat sa malalayong lokasyon na may mga foldable solar panel, solar power bank, solar-powered laptop at iba pa.

6. Ang Mga Uso sa Pag-unlad ng Thin-film Solar Panels

Sa pagtaas ng pagtanggap ng solar energy sa buong mundo, ang pagpapatupad ng mahigpit na mga paghihigpit sa enerhiya at ang pagtaas ng pagsisikap ng gobyerno na isama ang mga berdeng mapagkukunan sa grid, ang mga thin-film solar panel ay inaasahang tatama sa humigit-kumulang USD 27.11 bilyon sa pamamagitan ng 2030 na may kahanga-hangang CAGR na 8.29% mula sa 2022 hanggang 2030 Ang pagtaas ay hinihimok ng mga pakinabang nito at R&D, dahil ang mga ito ay lubhang matipid at madaling gawin, gumamit ng mas kaunting materyal at gumawa ng mas kaunting basura. At ang R&D upang mapahusay ang tibay at pagganap ng solar cell ay lilikha din ng mga bagong pagkakataon para sa paglago ng merkado.

Gayunpaman, ang mga pagkakataon ay kasama ng hamon. Ang mataas na antas ng kumpetisyon, isang nagbabagong kapaligiran sa regulasyon pati na rin ang pagkakaroon ng kakaunting pananalapi at mga mapagkukunan ay nangangahulugan sa kasalukuyan na maaaring hindi nila makuha ang isang malaking bahagi ng pandaigdigang bahagi ng merkado.

7 Ang Pagsusuri sa Pamumuhunan ng mga Thin-film na Solar Panel

Ang merkado para sa thin-film solar cells ay lumilitaw na umunlad sa mga nakaraang taon, na kung saan ay hinihimok ng ilang mga kadahilanan.

l Pagsusuri ng Uri ng Produkto

Noong 2018, gumawa ang CdTe ng kuryente sa presyong mas mababa kaysa o pare-pareho sa kumbensyonal na mapagkukunan ng enerhiya ng fossil fuel. Dahil sa hindi nakakalason, murang mga gastos sa pagpapatakbo at produksyon nito, sa kasalukuyan ang kategoryang cadmium telluride ay nangingibabaw sa pandaigdigang thin-film solar cell market, at inaasahan na ito ay patuloy na lalago sa pinakamabilis na rate sa buong panahon ng hula.

l Pagsusuri ng End-User

Ang tumataas na pag-unlad at pananaliksik upang mapababa ang mga gastos sa pag-install at pagpapanatili ay maaaring mapalakas ang mga pangangailangan ng mga mamimili. Noong 2022, pinangungunahan ng utility market ang pandaigdigang thin-film solar cell market, at ito ay hinuhulaan na ito ay patuloy na uunlad sa pinakamabilis na rate sa buong panahon ng pagtataya. . Dahil ang mga thin-film solar panel ay bumababa sa mas mabagal na bilis, nag-aalok sila ng potensyal na alternatibo sa tradisyonal na c-Si solar panel.

l Pagsusuri sa rehiyon

Ang Asia-Pacific ay ang pinakamalaking rehiyon sa mundo para sa thin-film solar cells noong 2022, at inaasahang patuloy itong lalawak sa pinakamataas na rate, na dala ng maraming salik. Halimbawa, bilang pinakamalaking solar PV market sa buong mundo, itataas ng China ang target para sa renewable energy mula 20% hanggang 35% sa 2030. At ang utility-scale solar Photovoltaic facility sa China ay kadalasang gumagamit ng thin-film na teknolohiya. Bukod dito, ipinahayag din ng Japan ang kanilang intensyon na gamitin lamang ang napapanatiling kapangyarihan sa higit pa.

8 Mga Bagay na Dapat Isaalang-alang para sa Mataas na kalidad na Thin-film Solar Panel

Kapag bumibili ng mga solar panel, hindi lamang ang presyo at kalidad ang dapat isaalang-alang, ang iba pang mga kadahilanan ay dapat ding isaisip.

l Kahusayan: Ang mataas na kahusayan ay maaaring mag-convert ng mas maraming enerhiya ng araw sa kuryente. Sa pangkalahatan, ang pagkakaroon ng mas mataas na konsentrasyon ng mga carrier ng singil ay maaaring tumaas ang kahusayan ng solar cell sa pamamagitan ng pagtaas ng conductivity. Ang pagdaragdag ng isang concentrator sa isang solar cell ay hindi lamang nakakatulong upang mapataas ang kahusayan, ngunit maaari ring bawasan ang espasyo, materyales, at gastos na kailangan upang makagawa ng cell.

l tibay at panghabambuhay: Ang ilang mga thin-film module ay mayroon ding mga isyu sa pagkasira sa ilalim ng iba't ibang kundisyon. Sa lahat ng mga materyales, ang CdTe ay nagpapakita ng pinakamahusay na pagtutol sa pagkasira ng pagganap na may temperatura. At hindi tulad ng iba pang mga thin-film na materyales, ang CdTe ay may posibilidad na medyo nababanat sa mga kondisyon ng kapaligiran tulad ng temperatura at kahalumigmigan, ngunit ang mga flexible na panel ng CdTe ay maaaring makaranas ng pagkasira ng pagganap sa ilalim ng mga inilapat na stress o strain.

l Timbang: Ito ay tumutukoy sa density ng thin-film solar panel. Sa pangkalahatan, ang thin-film solar panel ay may kaunting timbang kaya hindi ka dapat matakot na maglagay ng dead weight sa iyong bubong. Gayunpaman, kailangan pa ring isaalang-alang ang timbang kapag pumipili ng mga ito upang matiyak na hindi ito ma-overload para sa pag-install.

l Temperatura: Nangangahulugan ito ng minimum at maximum na temperatura kung saan maaaring gumana ang Thin Film solar panel. Sa pangkalahatan, ang lahat ng pinakamahusay na thin film solar panel ay itinuturing na may pinakamababang temperatura na -40°C at pinakamataas na temperatura na 80°C.