Yupqa plyonkali quyosh panellari nima

1. Yupqa plyonkali quyosh panellari nima?

Bir yoki ko'p kristalli kremniydan tayyorlangan birinchi avlod quyosh batareyalaridan farqli o'laroq, yupqa plyonkali quyosh panellari konvertatsiya qilish uchun turli xil shisha, plastmassa yoki metalldan tashkil topgan sirt ustida bir yoki bir nechta qatlamli PV elementlari yordamida ishlab chiqariladi. quyosh nurini elektrga aylantiradi. Yupqa plyonkali quyosh texnologiyasi uchun eng ko'p qo'llaniladiganlar kadmiy tellurid (CdTe), mis indiy galiy selenid (CIGS), amorf kremniy (a-Si) va galiy arsenid (GaAs).

2 Yupqa plyonkali quyosh panellarining tuzilishi

Yupqa plyonkali quyosh panellari ko'p sonli yupqa plyonkali quyosh batareyalaridan iborat va fotovoltaik effekt orqali elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun quyoshdan yorug'lik energiyasidan (fotonlardan) foydalanadi. Shuningdek, u qatlamlarni, orqa varaqni va birlashma qutisini o'z ichiga oladi, ularning barchasi quyosh panellarining normal ishlashini ta'minlash uchun birgalikda ishlaydi.

Yupqa plyonkali quyosh xujayralari nima?

Yupqa plyonkali quyosh xujayralari fotovoltaik effekt orqali quyosh nurini elektr energiyasiga aylantiradigan elektron qurilmalardir. Yupqa plyonkali hujayralar kamroq material ishlatish tendentsiyasiga ega - hujayraning faol maydoni odatda atigi 1 dan 10 mikrometrgacha qalinlikda bo'ladi. Bundan tashqari, yupqa plyonkali hujayralar odatda avtomatlashtirilgan, uzluksiz ishlab chiqarish jarayoni bo'lishi mumkin bo'lgan katta maydonda ishlab chiqarilishi mumkin.

Bundan tashqari, yupqa plyonkali quyosh panellari ishlash uchun qalay oksidi kabi shaffof o'tkazuvchan oksidning yupqa qatlamidan foydalanadi. Yupqa plyonkali hujayralar yarimo'tkazgich materiallarning ko'plab mayda kristalli donalaridan iborat bo'lsa-da, hetero-birikma deb ataladigan interfeys bilan elektr maydonini yaxshiroq yaratish uchun. Umuman olganda, bu turdagi yupqa plyonkali qurilmalar bitta birlik sifatida, ya'ni monolitik tarzda tayyorlanishi mumkin, bunda qatlam ustiga qatlam ketma-ket ravishda ma'lum bir substratda, jumladan, aks ettirishga qarshi qoplama va shaffof o'tkazuvchan oksid cho'kadi.

Qatlamlar nima?

Odatda yupqa plyonkali quyosh panelida yorug'lik energiyasini spektrning faqat yuqori energiyali uchidan olish uchun "deraza" qatlami deb ataladigan juda nozik (0,1 mikrondan kam) qatlam mavjud. U etarlicha yupqa bo'lishi va barcha mavjud yorug'likning interfeys (heterounction) orqali yutuvchi qatlamga o'tishi uchun etarlicha keng tarmoqli oralig'iga (2,8 eV yoki undan ko'p) ega bo'lishi kerak. Deraza ostidagi changni yutish qatlami, odatda doped p-turi, yuqori oqim uchun yuqori assimilyatsiya qilish (fotonlarni yutish qobiliyati) va yaxshi kuchlanishni ta'minlash uchun mos tarmoqli bo'shlig'i bilan jihozlangan.

Orqa varaq nima?

Polimer yoki polimerlarning turli qo'shimchalar bilan birikmasi sifatida, orqa varaq quyosh xujayralari va tashqi muhit o'rtasida to'siqni ta'minlash uchun mo'ljallangan. Undan biz orqa varaq quyosh panelining chidamliligi, samaradorligi va uzoq umr ko'rishida muhim komponent ekanligini ko'rishimiz mumkin.

Birlashma qutisi nima?

Elektr aloqalarini joylashtirish va himoya qilish uchun ishlatiladigan elektr muhofazasi sifatida birlashma qutisi elektr ulanishlari uchun xavfsiz va xavfsiz muhitni ta'minlash uchun maxsus ishlab chiqilgan bo'lib, tok simlari bilan tasodifiy aloqa qilishning oldini olish va kelajakda texnik xizmat ko'rsatish yoki ta'mirlashni soddalashtirish uchun mo'ljallangan. Odatda PV ulanish qutisi quyosh panelining orqa tomoniga biriktiriladi va uning chiqish interfeysi sifatida ishlaydi. Aksariyat fotovoltaik modullar uchun tashqi ulanishlar tizimning qolgan qismiga ob-havoga chidamli ulanishlarni osonlashtirish uchun MC4 konnektorlaridan foydalanadi. USB quvvat interfeysidan ham foydalanish mumkin.

3 Yupqa plyonkali quyosh panellarining rivojlanish tarixi

Yupqa plyonkali quyosh panellarining tarixi 1970-yillarga borib taqaladi, tadqiqotchilar quyosh energiyasidan foydalanish uchun yarimo'tkazgichlarning nozik plyonkasi (a-Si) dan foydalanish bo'yicha birinchi tadqiqotlarni boshlaganlarida, o'sha paytda tijorat maqsadlarida foydalanish uchun yupqa plyonka texnologiyasiga qiziqish paydo bo'lgan. va aerokosmik ilovalar amorf kremniy yupqa plyonkali quyosh qurilmalarining rivojlanishiga yordam beradi.

1980-yillarda texnologiyaning rivojlanishi mavjud yupqa plyonkali materiallarni kadmiy tellurid (CdTe) va mis indiy galliy selenid (CIGS) kabi yangilariga kengaytirishga yordam berdi, bu esa yuqori konversiya samaradorligi va ishlab chiqarish xarajatlarini kamaytiradi.

1990 va 2000 yillar yangi uchinchi avlod quyosh materiallarini - an'anaviy qattiq hol materiallari uchun nazariy samaradorlik chegaralarini engib o'tish potentsialiga ega bo'lgan materiallarni tadqiq qilishda sezilarli yutuqlar vaqti bo'ldi. Bo'yoqqa sezgir quyosh xujayralari, kvant nuqtali quyosh xujayralari kabi yangi mahsulotlar ishlab chiqildi.

2010-yillarda va 2020-yillarning boshlarida yupqa plyonkali quyosh texnologiyasidagi innovatsiyalar uchinchi avlod quyosh texnologiyasini yangi ilovalarga kengaytirish va ishlab chiqarish xarajatlarini kamaytirishga qaratilgan sa'y-harakatlarni o'z ichiga oladi. 2004 yilda Milliy qayta tiklanadigan energiya laboratoriyasi (NREL) CIGS yupqa plyonkali moduli uchun jahon rekordi samaradorligini 19,9% ga erishdi. 2022 yilda moslashuvchan organik yupqa plyonkali quyosh batareyalari matoga birlashtirildi.

Hozirgi vaqtda ishlab chiqarishga integratsiyalangan moslashuvchan organik yupqa plyonkali quyosh xujayralari ularni an'anaviy kremniy panellarga qaraganda yaxshiroq tanlov qiladi. Va yupqa plyonka texnologiyasi AQShning umumiy hajmining taxminan 19% ni egalladi. o'sha yili bozor ulushi, shu jumladan kommunal ishlab chiqarishning 30%.

4.Quyosh panellarining turlari

Yupqa plyonkali quyosh xujayralarini ishlab chiqarish uchun bir necha turdagi materiallar qo'llaniladi, ularning xom ashyosiga asoslanib, ularni to'rt turga bo'lish mumkin. 

l Kadmiyum Tellurid (CdTe) Yupqa plyonkali panellar yarimo'tkazgich materiali sifatida shisha yoki zanglamaydigan po'lat kabi substrat materialiga yotqizilgan kadmiy telluridning yupqa qatlamidan foydalanadigan quyosh paneli turidir. Ular nafaqat engil va oson o'rnatish, balki kam yorug'lik sharoitida ham yuqori energiya ishlab chiqarishga ega, ya'ni ular hatto bulutli yoki bulutli havoda ham elektr energiyasini ishlab chiqarishi mumkin. Taxminlarga ko'ra, CdTe yupqa plyonkali quyosh panellari standart sinov shartlari (STC) ostida 19% samaradorlikka erishgan, ammo bitta quyosh xujayralari 22,1% samaradorlikka erishgan. Biroq, kadmiyning toksikligi haqida ba'zi xavotirlar mavjud, chunki u to'g'ri tashlanmasa, atrof-muhitga zarar etkazishi mumkin bo'lgan og'ir metaldir.

l Mis indiy galiy selenid (CIGS) yupqa plyonkali panellar molibden (Mo) elektrod qatlamini sepish jarayoni orqali substrat ustiga qo'yish orqali ishlab chiqariladi. Boshqa PV texnologiyalari bilan solishtirganda, ular yuqori samaradorlikka ega va kelajakda 33% nazariy samaradorlikka erishishlari mumkin. Bundan tashqari, ular yorilish yoki sindirishga kamroq moyil bo'lib, oson ishlaydi. Biroq, bu afzalliklarga qaramay, xarajat boshqa texnologiyalarga qaraganda nisbatan qimmatroq, bu ularning keyingi rivojlanishiga to'sqinlik qilishi mumkin.

l Amorf kremniy (a-Si) yupqa plyonkali panellar p-i-n yoki n-i-p konfiguratsiyasi bilan birga shisha plitalar yoki moslashuvchan substratlarni qayta ishlash orqali ishlab chiqariladi. a-Si yupqa plyonkali panellarining afzalliklari ularning moslashuvchanligi va engil konstruktsiyasini o'z ichiga oladi, bu ularni portativ ilovalarda, masalan, lager yoki masofaviy datchiklarni quvvatlantirishda ishlatish uchun ideal qiladi. Biroq, bu panellar uchun Supero'tkazuvchilar shisha qimmat va jarayon sekin bo'lgani uchun, uning narxi deyarli $ 0,69 / Vt nisbatan qimmat.

l Gallium arsenid (GaAs) Yupqa plyonkali panellar ishlab chiqarish jarayonining oddiy yupqa plyonkali quyosh batareyalariga qaraganda ancha murakkab. Ta'kidlash joizki, ular 39,2% gacha yuqori samaradorlikka erishadi va issiqlik va namlikka nisbatan ancha chidamli. Shunga qaramay, ishlab chiqarish vaqti, materiallarning narxi va yuqori o'sish materiallari uni kamroq hayotiy tanlov qiladi.

5. Yupqa plyonkali quyosh panellarining qo'llanilishi

Silikon fotovoltaiklarga alternativalarning yangi sinfi sifatida yupqa plyonkali quyosh panellari asosan quyidagi sohalarda qo'llaniladi.

l Binoga integratsiyalangan fotovoltaiklar (BIPV)

Yupqa plyonkali PV panellari kremniy panellarga qaraganda 90% gacha engilroq bo'lishi mumkinligi sababli, butun dunyo bo'ylab keng ommalasha boshlagan ilovalardan biri BIPV bo'lib, u erda quyosh panellari tom yopish plitkalari, derazalar, zaif tuzilmalar va boshqalarga biriktiriladi. Bundan tashqari,  ba'zi turdagi yupqa plyonkali PV yarim shaffof bo'lishi mumkin, bu esa uylar va binolar uchun estetikani saqlashga yordam beradi va quyosh energiyasini ishlab chiqarish imkoniyatini beradi.

l Kosmik ilovalar

Yengil, yuqori samarali, keng ish haroratining afzalliklari va hatto radiatsiyaga qarshi shikastlanishga chidamliligi tufayli, yupqa plyonkali quyosh panellari, ayniqsa CIGS va GaAs quyosh panellari kosmik ilovalar uchun ideal bo'lgan.

l Avtomobillar va dengiz ilovalari

Yupqa plyonkali quyosh panellarining keng tarqalgan qo'llanilishidan biri egiluvchan PV modullarini avtomobilning tomlariga (ayniqsa, RVs yoki avtobuslar) va qayiqlar va boshqa kemalarning palubalariga o'rnatish bo'lib, ular elektr energiyasini quvvatlantirish va bir vaqtning o'zida estetikani saqlash uchun ishlatilishi mumkin.

l Portativ ilovalar

Uning portativligi va o'lchami unga kichik o'z-o'zidan ishlaydigan elektronika va narsalar Interneti (IoT) sohasida barqaror rivojlanishni ta'minladi, kelgusi yillarda sezilarli darajada o'sishi kutilmoqda. Va uning rivojlanishi bilan, u yig'iladigan quyosh panellari, quyosh batareyalari, quyosh energiyasi bilan ishlaydigan noutbuklar va boshqalar bilan uzoq joylarda qo'llanilishi mumkin.

6. Yupqa plyonkali quyosh panellarining rivojlanish tendentsiyalari

Butun dunyo bo'ylab quyosh energiyasini qabul qilishning kuchayishi, qat'iy energiya cheklovlarining amalga oshirilishi va hukumatning yashil manbalarni tarmoqqa integratsiyalash bo'yicha sa'y-harakatlari kuchayishi bilan, yupqa plyonkali quyosh panellari 2030 yilga kelib 27,11 milliard dollarni tashkil etishi kutilmoqda. 2022 yilgacha 2030 O'sish uning afzalliklari va R tomonidan boshqariladi&D, ular juda tejamkor va oson yaratilganligi sababli, kamroq materialdan foydalanadi va kamroq chiqindilar chiqaradi. Va R&Quyosh batareyasining chidamliligi va ishlashini oshirish uchun D ham bozor o'sishi uchun yangi imkoniyatlar yaratadi.

Biroq, imkoniyatlar qiyinchiliklar bilan birga keladi. Raqobatning yuqori darajasi, o'zgaruvchan tartibga solish muhiti, shuningdek, tanqis moliya va resurslarning mavjudligi hozirgi vaqtda ular global bozor ulushining katta qismini egallashga qodir emasligini anglatadi.

7 Yupqa plyonkali quyosh panellarining sarmoyaviy tahlili

Yupqa plyonkali quyosh xujayralari bozori so'nggi yillarda rivojlanayotgan ko'rinadi, bu bir necha omillarga bog'liq.

l Mahsulot turini tahlil qilish

2018 yilda CdTe elektr energiyasini an'anaviy qazib olinadigan yoqilg'i manbalaridan sezilarli darajada past yoki teng bo'lgan narxda ishlab chiqardi. Zaharli bo'lmagan, arzon ekspluatatsiya va ishlab chiqarish xarajatlari tufayli kadmiy tellurid toifasi butun dunyo bo'ylab yupqa plyonkali quyosh batareyalari bozorida hukmronlik qilmoqda va u prognoz davrida eng tez sur'atlarda o'sishda davom etishi kutilmoqda.

l Yakuniy foydalanuvchi tahlili

O'rnatish va texnik xizmat ko'rsatish xarajatlarini kamaytirish bo'yicha o'sib borayotgan ishlab chiqish va tadqiqotlar iste'molchilar ehtiyojlarini oshirishi mumkin. 2022 yilda kommunal xizmatlar bozori butun dunyo bo'ylab yupqa plyonkali quyosh batareyalari bozorida hukmronlik qildi va prognoz davrida u eng tez sur'atlar bilan rivojlanishda davom etishi taxmin qilinmoqda. . Yupqa plyonkali quyosh panellari ancha sekinroq pasayganligi sababli ular an'anaviy c-Si quyosh panellariga potentsial muqobil taklif qiladilar.

l Mintaqaviy tahlil

Osiyo-Tinch okeani mintaqasi 2022 yilda yupqa plyonkali quyosh batareyalari uchun dunyodagi eng katta mintaqa bo'ldi va u ko'plab omillar ta'sirida eng yuqori tezlikda kengayishda davom etishi kutilmoqda. Misol uchun, dunyodagi eng yirik quyosh PV bozorlari sifatida Xitoy 2030 yilga kelib qayta tiklanadigan energiyani 20% dan 35% gacha oshiradi. Xitoyda kommunal miqyosdagi quyosh fotovoltaik qurilmalari asosan yupqa plyonka texnologiyasidan foydalanadi. Bundan tashqari, Yaponiya bundan buyon faqat barqaror quvvatdan foydalanish niyatida ekanligini e'lon qildi.

8 Yuqori sifatli yupqa plyonkali quyosh panellari uchun e'tiborga olish kerak bo'lgan narsalar

Quyosh panellarini sotib olayotganda, nafaqat narx va sifatni hisobga olish kerak, balki boshqa omillarni ham hisobga olish kerak.

l Samaradorlik: Yuqori samaradorlik quyosh energiyasining ko'proq qismini elektr energiyasiga aylantirishi mumkin. Odatda zaryad tashuvchilarning yuqori konsentratsiyasiga ega bo'lish o'tkazuvchanlikni oshirish orqali quyosh batareyasining samaradorligini oshirishi mumkin. Quyosh batareyasiga kontsentratorning qo'shilishi nafaqat samaradorlikni oshirishga yordam beradi, balki hujayrani ishlab chiqarish uchun zarur bo'lgan joyni, materiallarni va xarajatlarni kamaytirishi mumkin.

l Chidamlilik va xizmat muddati: Ba'zi yupqa plyonkali modullarda turli sharoitlarda degradatsiya bilan bog'liq muammolar ham mavjud. Barcha materiallar orasida CdTe harorat bilan ishlashning pasayishiga eng yaxshi qarshilik ko'rsatadi. Boshqa yupqa plyonkali materiallardan farqli o'laroq, CdTe harorat va namlik kabi atrof-muhit sharoitlariga nisbatan chidamli bo'ladi, ammo moslashuvchan CdTe panellari qo'llaniladigan stresslar yoki shtammlar ostida ishlashning pasayishiga olib kelishi mumkin.

l Og'irligi: Bu yupqa plyonkali quyosh panelining zichligiga ishora qiladi. Umuman olganda, yupqa plyonkali quyosh paneli engil vaznga ega, shuning uchun siz tomingizda o'lik vaznni qo'llashdan qo'rqmasligingiz kerak. Shunga qaramay, o'rnatish uchun ortiqcha yuk bo'lmasligini ta'minlash uchun ularni tanlashda vazn hali ham hisobga olinishi kerak.

l Harorat: Bu nozik kino quyosh paneli ishlashi mumkin bo'lgan minimal va maksimal haroratni anglatadi. Umuman olganda, barcha eng yaxshi yupqa plyonkali quyosh panellari minimal harorat -40 ° C va maksimal harorat 80 ° C ga teng deb hisoblanadi.