İnce Film Güneş Panelleri Nedir?

1. İnce Film Güneş Panelleri Nedir?

Tek veya çok kristalli silikondan yapılan birinci nesil güneş pillerinin aksine, ince film güneş panelleri, çeşitli cam, plastik veya metalden oluşan bir yüzey üzerinde tek veya birden fazla PV elemanı katmanı kullanılarak üretilir. güneş ışığını elektriğe dönüştürür. İnce film güneş teknolojisi için en yaygın kullanılanlar ise kadmiyum tellür (CdTe), bakır indiyum galyum selenit (CIGS), amorf silikon (a-Si) ve galyum arsenittir (GaAs).

2 İnce Film Güneş Panellerinin Yapısı

İnce Film Güneş Panelleri çok sayıda ince film güneş hücresinden oluşur ve fotovoltaik etki yoluyla elektrik üretmek için Güneş'ten gelen ışık enerjisini (fotonlar) kullanır. Aynı zamanda güneş panellerinin normal çalışmasını sağlamak için hepsi birlikte çalışan katmanları, arka tabakayı ve bağlantı kutusunu da içerir.

İnce film güneş pilleri nedir?

İnce film güneş pilleri, güneş ışığını fotovoltaik etkiyle elektrik enerjisine dönüştüren elektronik cihazlardır. İnce film hücreleri çok daha az malzeme kullanma eğilimindedir; hücrenin aktif alanı genellikle yalnızca 1 ila 10 mikrometre kalınlığındadır. Ayrıca ince film hücreleri genellikle otomatik, sürekli bir üretim süreci olabilen geniş alanlı bir süreçte üretilebilir.

Dahası, ince film güneş panelleri çalışmak için kalay oksit gibi ince bir şeffaf iletken oksit tabakası kullanır. İnce film hücreleri, heteroeklem adı verilen bir arayüzle elektrik alanını daha iyi oluşturmak için çok sayıda küçük kristal yarı iletken malzeme tanesinden yapılır. Generalloy'un bu tür ince film cihazları, yansıma önleyici bir kaplamanın ve şeffaf iletken oksitin biriktirilmesi de dahil olmak üzere, bazı alt tabakalar üzerine sıralı olarak katman üstüne katmanla tek bir ünite olarak - yani monolitik olarak - yapılabilir.

Katmanlar nedir?

Genellikle ince film güneş panelinin üstünde, ışık enerjisini spektrumun yalnızca yüksek enerjili ucundan absorbe etmek için "pencere" katmanı adı verilen çok ince (0,1 mikrondan az) bir katman bulunur. Yeterince ince olmalı ve mevcut tüm ışığın arayüzden (heteroeklem) emici katmana geçmesine izin verecek kadar geniş bir bant aralığına (2,8 eV veya daha fazla) sahip olmalıdır. Pencerenin altındaki soğurucu katman, genellikle katkılı p tipi olup, yüksek akım için yüksek soğurma kapasitesi (fotonları soğurma yeteneği) ve iyi bir voltaj sağlamak için uygun bir bant aralığı ile donatılmıştır.

Arka sayfa nedir?

Bir polimer veya çeşitli katkı maddeleri içeren polimerlerin bir kombinasyonu olan arka tabaka, güneş pilleri ile dış ortam arasında bir bariyer sağlamak üzere tasarlanmıştır. Arka tabakanın güneş panelinin dayanıklılığı, verimliliği ve uzun ömürlülüğü açısından kritik bir bileşen olduğunu görebiliyoruz.

Bağlantı kutusu nedir?

Elektrik bağlantılarını barındırmak ve korumak için kullanılan bir elektrik muhafazası olan bağlantı kutusu, canlı kablolarla kazara teması önlemek ve gelecekteki bakım veya onarımları kolaylaştırmak amacıyla elektrik bağlantıları için güvenli ve emniyetli bir ortam sağlamak üzere özel olarak tasarlanmıştır. Genellikle güneş panelinin arkasına bir PV bağlantı kutusu takılır ve çıkış arayüzü olarak işlev görür. Çoğu fotovoltaik modülün harici bağlantıları, sistemin geri kalanına hava koşullarına dayanıklı bağlantıları kolaylaştırmak için MC4 konektörlerini kullanır. Bir USB güç arayüzü de kullanılabilir.

3 İnce Film Güneş Panellerinin Gelişim Tarihi

İnce film güneş panellerinin tarihi, araştırmacıların güneş enerjisinden yararlanmak için yarı iletkenlerin ince filminin (a-Si) kullanımı üzerine ilk araştırmalarına başladıkları 1970'lere kadar uzanıyor; o zamanlar ticari kullanım için ince film teknolojisine ilgi duyuldu. ve havacılık uygulamaları, amorf silikon ince film güneş enerjisi cihazlarının geliştirilmesini teşvik etmektedir.

1980'lerde teknolojideki ilerlemeler, mevcut ince film malzemelerinin kadmiyum tellür (CdTe) ve bakır indiyum galyum selenit (CIGS) gibi daha yüksek dönüşüm verimliliğine ve daha düşük üretim maliyetlerine sahip yeni malzemelere genişletilmesini kolaylaştırdı.

1990'lar ve 2000'ler, yeni üçüncü nesil güneş enerjisi malzemelerinin (geleneksel katı hal malzemeleri için teorik verimlilik sınırlarını aşma potansiyeline sahip malzemeler) araştırılmasında önemli ilerlemelerin olduğu bir dönemdi. Mang'ın boyaya duyarlı güneş pilleri, kuantum nokta güneş pilleri gibi yeni ürünleri geliştirildi.

2010'larda ve 2020'lerin başında ince film güneş teknolojisindeki yenilikler, üçüncü nesil güneş enerjisi teknolojisini yeni uygulamalara genişletme ve üretim maliyetlerini düşürme çabalarını da içeriyordu. 2004 yılında Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı (NREL), CIGS ince film modülü için %19,9'luk dünya rekoru verimliliğine ulaştı. 2022'de esnek organik ince film güneş pilleri kumaşa entegre edildi.

Günümüzde fabrikasyonlara entegre edilen esnek organik ince film güneş pilleri, onları geleneksel silikon panellerden daha iyi bir seçim haline getiriyor. Ayrıca ince film teknolojisi, toplam ABD güneş pillerinin yaklaşık %19'unu kapsıyor. Aynı yıl, kamu hizmeti ölçekli üretimin %30'u dahil olmak üzere pazar payı.

4.Güneş Paneli Çeşitleri

İnce film güneş pilleri üretmek için kullanılan çeşitli malzeme türleri vardır; hammaddelerine göre bunlar dört türe ayrılabilir. 

l Kadmiyum Tellür (CdTe) İnce Film Panelleri, yarı iletken malzeme olarak cam veya paslanmaz çelik gibi bir alt tabaka malzemesi üzerine biriktirilen ince bir kadmiyum tellür tabakası kullanan bir güneş paneli türüdür. Hafif ve kurulumu kolay olmasının yanı sıra, düşük ışık koşullarında da yüksek enerji üretimine sahiptirler, bu da bulutlu veya kapalı havalarda bile elektrik üretebilecekleri anlamına gelir. CdTe ince film güneş panellerinin Standart Test Koşulları (STC) altında %19 verime ulaştığı, ancak tekli güneş pillerinin %22,1 verime ulaştığı tahmin edilmektedir. Ancak kadmiyumun toksisitesi konusunda bazı endişeler vardır, çünkü kadmiyum, uygun şekilde bertaraf edilmediği takdirde çevreye zarar verebilecek ağır bir metaldir.

l Bakır İndiyum Galyum Selenit (CIGS) İnce Film Panelleri, püskürtme işlemi yoluyla alt tabaka üzerine bir molibden (Mo) elektrot katmanı yerleştirilerek üretilir. Diğer PV teknolojileriyle karşılaştırıldığında yüksek verime sahiptirler ve gelecekte %33 teorik verime ulaşabilirler. Ayrıca çatlama veya kırılmaya daha az eğilimlidirler ve kolay çalıştırılırlar. Ancak bu avantajlara rağmen maliyeti diğer teknolojilere göre nispeten daha pahalıdır ve bu da onların daha fazla gelişmesini engelleyebilir.

l Amorf Silikon (a-Si) İnce Film Paneller, cam plakaların veya esnek alt tabakaların p-i-n veya n-i-p konfigürasyonuyla birlikte işlenmesiyle üretilir. A-Si ince film panellerin avantajları arasında esneklikleri ve hafif yapıları yer alır; bu da onları kamp yapma veya uzak sensörlere güç verme gibi taşınabilir uygulamalarda kullanım için ideal kılar. Ancak bu paneller için iletken cam pahalı olduğundan ve süreç yavaş olduğundan fiyatı yaklaşık 0,69 $/W gibi nispeten pahalıdır.

l Galyum Arsenit (GaAs) İnce Film Panelleri, üretim sürecindeki normal ince film güneş pillerinden daha karmaşıktır. %39,2'ye varan yüksek verim elde ettiklerini, ısıya ve neme karşı daha dayanıklı olduklarını belirtmekte fayda var. Bununla birlikte, üretim süresi, malzeme maliyeti ve yüksek büyüyen malzemeler, onu daha az uygulanabilir bir seçim haline getiriyor.

5.İnce Film Güneş Panellerinin Uygulamaları

Silikon fotovoltaiklere alternatif olarak ortaya çıkan bir sınıf olarak ince film güneş panelleri esas olarak aşağıdaki alanlarda kullanılmaktadır.

l Binaya Entegre Fotovoltaikler (BIPV)

İnce film PV paneller, silikon panellere göre %90'a kadar daha hafif olabildiği için, dünya çapında yaygın olarak popüler olmaya başlayan uygulamalardan biri, güneş panellerinin çatı kiremitlerine, pencerelere, zayıf yapılara vb. bağlandığı BIPV'dir. Bunlara ek olarak,  bazı ince film PV türleri yarı şeffaf yapılabilir, bu da evlerin ve binaların estetiğinin korunmasına yardımcı olurken güneş enerjisi üretimi olanağına da olanak tanır.

l Uzay uygulamaları

Hafiflik, yüksek verimlilik, geniş çalışma sıcaklığı aralığı ve hatta radyasyona karşı hasara karşı dayanıklılık avantajları nedeniyle, ince film güneş panelleri, özellikle CIGS ve GaAs güneş panelleri, uzay uygulamaları için ideal olmuştur.

l Araçlar ve denizcilik uygulamaları

İnce film güneş panellerinin yaygın bir uygulaması, araçların çatılarına (özellikle karavanlar veya otobüsler) ve teknelerin ve diğer gemilerin güvertelerine, aynı zamanda estetiği korurken elektriğe güç sağlamak için kullanılabilen esnek PV modüllerinin kurulumudur.

l Taşınabilir uygulamalar

Taşınabilirliği ve boyutu, önümüzdeki yıllarda önemli ölçüde büyümesi beklenen, kendi kendine çalışan küçük elektronik ve Nesnelerin İnterneti (IoT) sektöründe sürdürülebilir bir gelişme sağlamıştır. Ve ilerlemesiyle birlikte, katlanabilir güneş panelleri, güneş enerjisi bankaları, güneş enerjisiyle çalışan dizüstü bilgisayarlar vb. ile uzak yerlerde de uygulanabilir.

6.İnce Film Güneş Panellerinin Gelişim Eğilimleri

Güneş enerjisinin dünya çapında giderek daha fazla kabul görmesi, katı enerji kısıtlamalarının uygulanması ve hükümetin yeşil kaynakları şebekeye entegre etme çabalarının artmasıyla birlikte, ince film güneş panellerinin 2030 yılına kadar %8,29'luk kayda değer bir Bileşik Büyüme Oranı (CAGR) ile yaklaşık 27,11 milyar ABD dolarına ulaşması bekleniyor. 2022'den 2030 Artış, avantajlarından ve R'den kaynaklanmaktadır.&D, son derece ekonomik olmaları ve kolay üretilmeleri nedeniyle daha az malzeme kullanır ve daha az atık üretirler. Ve R&Güneş pilinin dayanıklılığını ve performansını artırmaya yönelik D, pazarın büyümesi için de yeni fırsatlar yaratacaktır.

Ancak fırsatlar zorluklarla bir araya gelir. Yüksek rekabet seviyeleri, değişen düzenleyici ortam ve kıt finansman ve kaynakların mevcudiyeti, şu anda küresel pazar payının büyük bir kısmını alamayabilecekleri anlamına geliyor.

7 İnce Film Güneş Panellerinin Yatırım Analizi

İnce film güneş pilleri pazarı son yıllarda çeşitli faktörlerin etkisiyle gelişiyor gibi görünüyor.

l Ürün Tipi Analizi

2018 yılında CdTe, geleneksel fosil yakıtlı enerji kaynaklarından çok daha düşük veya onunla aynı fiyatta elektrik üretti. Toksik olmayan, ucuz işletme ve üretim maliyetleri nedeniyle kadmiyum tellür kategorisi şu anda dünya çapındaki ince film güneş pili pazarında hakim konumdadır ve tahmin dönemi boyunca en hızlı şekilde büyümeye devam etmesi beklenmektedir.

l Son Kullanıcı Analizi

Kurulum ve bakım maliyetlerini düşürmeye yönelik artan geliştirme ve araştırmalar, tüketici ihtiyaçlarını artırabilir. 2022'de, hizmet sektörü dünya çapındaki ince film güneş pili pazarına hakim oldu ve tahmin dönemi boyunca en hızlı şekilde gelişmeye devam edeceği tahmin ediliyor. . İnce film güneş panelleri çok daha yavaş bir hızda bozulduğundan, geleneksel c-Si güneş panellerine potansiyel bir alternatif sunuyorlar.

l Bölgesel Analiz

Asya-Pasifik, 2022 yılında ince film güneş pilleri açısından dünyanın en büyük bölgesi oldu ve birçok faktörün etkisiyle bu bölgenin en yüksek oranda büyümeye devam edeceği öngörülüyor. Örneğin, dünyanın en büyük solar PV pazarı olan Çin, yenilenebilir enerji hedefini 2030 yılına kadar %20'den %35'e çıkaracak. Çin'deki şebeke ölçekli güneş fotovoltaik tesisleri çoğunlukla ince film teknolojisini kullanıyor. Üstelik Japonya gelecekte yalnızca sürdürülebilir enerji kullanma niyetini de açıkladı.

8 Yüksek Kaliteli İnce Film Güneş Panelleri İçin Dikkat Edilmesi Gerekenler

Güneş paneli alırken sadece fiyat ve kalite dikkate alınmamalı, diğer faktörler de göz önünde bulundurulmalıdır.

Verimlilik: Yüksek verimlilik, güneş enerjisinin daha fazlasını elektriğe dönüştürebilir. Genellikle daha yüksek konsantrasyonda yük taşıyıcılarına sahip olmak, iletkenliği artırarak güneş pilinin verimliliğini artırabilir. Bir güneş piline yoğunlaştırıcı eklenmesi yalnızca verimliliği artırmaya yardımcı olmakla kalmaz, aynı zamanda hücreyi üretmek için gereken alanı, malzemeleri ve maliyeti de azaltabilir.

l Dayanıklılık ve ömür: Bazı ince film modüllerinde çeşitli koşullar altında bozulma sorunları da vardır. Tüm malzemeler arasında sıcaklıkla performans düşüşüne karşı en iyi direnci CdTe göstermektedir. Ve diğer ince film malzemelerin aksine, CdTe sıcaklık ve nem gibi çevresel koşullara karşı oldukça dirençli olma eğilimindedir, ancak esnek CdTe panelleri uygulanan gerilimler veya gerilimler altında performans düşüşü yaşayabilir.

l Ağırlık: İnce film güneş panelinin yoğunluğunu ifade eder. Genel olarak ince film güneş panelleri hafiftir, bu nedenle çatınıza ölü ağırlık uygulamaktan korkmamalısınız. Bununla birlikte, kurulum için aşırı yüklenmeyeceğinden emin olmak amacıyla ağırlıkları seçerken yine de dikkate alınması gerekir.

l Sıcaklık: Bu, İnce Film güneş panelinin çalışabileceği minimum ve maksimum sıcaklık anlamına gelir. Genel olarak, en iyi ince film güneş panellerinin minimum sıcaklığının -40°C ve maksimum sıcaklığın 80°C olduğu kabul edilir.