Uban sa mga pag-uswag sa teknolohiya ug pag-usbaw sa industriya, ang gasto sa photovoltaic (PV) power generation padayon nga mikunhod, nga nagbutang niini isip usa ka hinungdanon nga tinubdan sa enerhiya alang sa malungtarong kalamboan sa umaabot.
Mga Pangunang Komponente sa Teknolohiya sa Photovoltaic
Ang kinauyokan nga sangkap sa teknolohiya sa pagmugna og kuryente sa PV mao ang solar PV cell. Ang ebolusyon sa solar PV cells mahimong bahinon sa tulo ka henerasyon. Ang unang henerasyon gilangkoban sa silicon-based solar cells; ang ikaduhang henerasyon naglakip sa thin-film solar cells; ug ang ikatulong henerasyon naglangkob sa mga bag-ong teknolohiya sama sa high-concentration photovoltaic (HCPV) cells, organic solar cells, flexible solar cells, ug dye-sensitized solar cells. Sa pagkakaron, ang silicon-based solar cells ang nagdominar sa merkado, samtang ang thin-film cells anam-anam nga nakakuha og bahin sa merkado. Kadaghanan sa mga third-generation cells, gawas sa HCPV, anaa pa sa hugna sa panukiduki.
Mga Solar Cell nga Gibase sa Silicon
Sa mga solar cell nga nakabase sa silicon, ang monocrystalline silicon technology mao ang pinakahamtong. Ang kahusayan ug gasto niining mga cell panguna nga naimpluwensyahan sa proseso sa paggama, nga naglakip sa mga lakang sama sa ingot casting, wafer slicing, diffusion, texturing, screen printing, ug sintering. Ang mga solar cell nga gihimo pinaagi niining naandan nga proseso kasagaran makab-ot ang photoelectric conversion efficiency nga 16-18%.
Ang mga monocrystalline silicon solar cell adunay pinakataas nga conversion efficiency apan mao usab ang pinakamahal. Ang mga polycrystalline silicon solar cell nagtanyag og maayong pagkunhod sa gasto pinaagi sa direktang paggama og dagkong kuwadrado nga silicon ingot nga angay alang sa mass production. Kini nga proseso mas simple, makadaginot sa kuryente, makadaginot sa materyal nga silicon, ug nanginahanglan og mas ubos nga kalidad sa materyal.
Ang pagpakunhod sa gasto sa mga solar cell makab-ot pinaagi sa duha ka pangunang estratehiya: pagkunhod sa konsumo sa materyal (pananglitan, pagkunhod sa gibag-on sa silicon wafer) ug pagdugang sa kahusayan sa pagkakabig. Ang mga pamaagi aron mapalambo ang kahusayan naglakip sa pagdugang sa pagsuhop sa kahayag (pananglitan, surface texturing, anti-reflective coating, pagkunhod sa gilapdon sa front electrode), pagkunhod sa recombination sa mga photogenerated carrier (pananglitan, emitter passivation), ug pagminus sa resistensya (pananglitan, localized doping, back surface field technology).
Ang pinakataas nga natala nga conversion efficiency para sa monocrystalline silicon solar cells kay 24.7%, nga nakab-ot sa PERL structure solar cell gikan sa University of New South Wales. Ang mga importanteng teknolohikal nga bahin naglakip sa ubos nga phosphorus doping concentration sa silicon surface aron makunhuran ang surface recombination, high-concentration diffusion ubos sa front ug rear surface electrodes aron maporma ang maayong ohmic contacts, ug ang paggamit sa photolithography aron makunhuran ang front surface electrodes, nga nagdugang sa light absorption area. Apan, kini nga teknolohiya wala pa ma-industriyalize.
Ang ubang mga teknik aron mapaayo ang kahusayan naglakip sa surface grooved textured cells ug back-contact (EWT) nga teknolohiya sa BP Solar. Ang una nakab-ot ang kahusayan nga 18.3% pinaagi sa laser grooving, nga nagpamenos sa gilapdon sa atubangan nga mga electrode ug nagdugang sa pagsuhop sa kahayag. Ang ulahi nakab-ot ang kahusayan nga 21.3% pinaagi sa pagdala sa atubangan nga mga electrode sa likod, nga nagdugang sa lugar nga mosuhop sa kahayag.
Nipis nga Pelikula sa Solar Cells
Samtang ang crystalline silicon solar cells mao ang labing maayo tungod sa ilang taas nga efficiency, ang pagpakunhod sa ilang gasto usa ka dakong hagit tungod sa taas nga presyo sa silicon material. Ang thin-film solar cells, nga gamay ra ang gamit nga materyal, mitumaw isip usa ka barato nga alternatibo. Ang mga nag-unang klase sa thin-film cells naglakip sa silicon-based thin-film cells, cadmium telluride (CdTe) cells, ug copper indium gallium selenide (CIGS) cells.
Ang mga silicon-based thin-film cells kay 2 micrometers lang ang gibag-on, nga naggamit og mga 1.5% sa silicon material nga gikinahanglan para sa crystalline silicon cells. Depende sa gidaghanon sa PN junctions, kini nga mga cells mahimong single-junction, double-junction, o multi-junction, nga ang matag usa makahimo sa pagsuhop sa lain-laing wavelength sa kahayag sa adlaw. Ang pinakataas nga efficiency para sa single-junction cells kay mga 7%, samtang ang double-junction cells mahimong moabot og 10%.
Ang mga CdTe thin-film cells nagtanyag og mas taas nga efficiency (hangtod sa 12%) tungod sa ilang maayong light absorption properties. Apan, ang carcinogenic nature sa cadmium ug ang limitado nga natural reserves sa tellurium naghatag og dugay nga mga hagit sa pag-develop.
Ang mga CIGS thin-film cells giisip nga kaugmaon sa high-efficiency thin-film technology. Pinaagi sa pag-adjust sa proseso sa paggama, ang ilang pagsuhop sa kahayag mahimong mapaayo, nga mosangpot sa mas taas nga conversion efficiency. Sa pagkakaron, ang laboratory efficiency moabot sa 20.1%, samtang ang mga komersyal nga produkto moabot sa 13-14%, nga naghimo kanila nga labing episyente taliwala sa mga thin-film cells.
Mga Selyula sa Ikatulong Henerasyon
Sa teyorya, ang mga third-generation cells makab-ot og taas nga conversion efficiencies. Gawas sa HCPV, kadaghanan anaa pa sa research stage. Ang mga HCPV cells kasagarang mogamit og III-V semiconductor materials, nga adunay mas taas nga heat resistance ug nagmintinar og taas nga conversion efficiency ubos sa taas nga illumination. Ang multi-junction structures nagtugot niining mga cells nga mohaom pag-ayo sa solar spectrum, nga adunay teyorya nga efficiencies hangtod sa 68%. Ang komersyal nga produksiyon makab-ot og efficiencies nga labaw sa 40%.
Ang mga solar cell gisulod sa mga module, ug ang ilang mga aplikasyon nagdepende sa ilang mga kinaiya ug mga panginahanglanon sa merkado. Ang mga unang aplikasyon naglakip sa mga communication base station ug mga satellite, nga sa ulahi gipalapdan sa mga residential area sama sa mga solar rooftop. Niini nga mga senaryo, ang limitado nga mga lugar sa pag-instalar ug taas nga panginahanglan sa densidad sa enerhiya mipabor sa mga crystalline silicon module. Uban sa pag-uswag sa mga dagkong solar power plant ug building-integrated photovoltaics (BIPV), ang mga konsiderasyon sa gasto misangpot sa pagtaas sa mga aplikasyon sa thin-film cell. Ang mga kondisyon sa palibot ug klima nakaimpluwensya usab sa pagsagop sa lainlaing mga teknolohiya.
Mga Aplikasyon sa Teknolohiya sa Solar Photovoltaic
Ang pag-convert sa solar radiation ngadto sa magamit nga kuryente nagkinahanglan og kompleto nga solar PV system. Ang mga solar PV cell mao ang pundasyon niini nga sistema, nga naglakip usab sa mga inverter, baterya, sistema sa pagmonitor, ug mga sistema sa distribusyon.
Klasipikasyon ug Komposisyon sa Sistema sa PV
Ang mga solar PV system giklasipikar nga off-grid o grid-tied. Ang mga off-grid system mahimong standalone o hybrid.
Ang mga standalone system kasagarang gigamit sa mga hilit nga lugar, mga communication base station, ug mga solar streetlight, nga hingpit nga nagsalig sa solar energy. Naglakip kini sa mga solar module, inverter, controller, baterya, sistema sa distribusyon, ug proteksyon sa kilat. Ang mga baterya ug controller dako og epekto sa gasto ug kinabuhi sa sistema. Ang mga hybrid system naghiusa sa solar energy sa ubang mga tinubdan sama sa diesel generators o wind turbines.
Ang mga grid-tied system, nga kasagarang gigamit para sa mga solar rooftop ug dagkong PV power plant, wala magkinahanglan og mga kagamitan sa pagtipig, nga makapakunhod sa gasto. Kini nga mga sistema naglakip sa mga solar module, inverter, distribution system, lightning protection, ug monitoring system. Sa pagkakaron, ang grid-tied system naglangkob sa 80% sa tanang solar application.
Ubang mga Teknolohiya sa Pagmugna og Enerhiya sa PV
Gawas sa teknolohiya sa solar PV cell, ang teknolohiya sa inverter, grid integration, storage, ug intelligent monitoring importante usab para sa mga PV power generation system:
Ang gahum sa output sa solar cell magkalahi depende sa intensity sa solar radiation, nga moresulta sa intermittency. Ang dako nga pag-integrate sa grid makaapekto sa grid, nga naghimo sa pagkontrol sa grid ug proteksyon sa islanding nga importante.
Ang output sa solar module kay direct current (DC), nga nanginahanglan og taas nga kalidad nga pagkakabig ngadto sa alternating current (AC) pinaagi sa mga inverter.
Ang output sa kuryente sa module mahimong maapektuhan sa mga butang sama sa temperatura ug landong, nga nanginahanglan sa pagmonitor sa sistema ug mga sistema sa alarma.
Ang teknolohiya sa remote control hinungdanon alang sa mga planta sa kuryente sa PV sa mga hilit nga lugar.
Nanguna ang Tsina sa produksiyon sa solar module sa kalidad ug gidak-on. Ang mga lugar nga taas og kita sulod sa kadena sa industriya naglakip sa silicon purification, inverters, monitoring systems, ug PV equipment manufacturing. Ang pagkab-ot og mga kalamboan niining mga importanteng lugar usa ka hagit alang sa industriya sa PV sa Tsina.
Kasamtangang Kahimtang ug Umaabot nga mga Palaaboton sa Solar PV Power Generation
Tungod sa taas nga gasto, ang solar PV power generation wala makakita og dakong kalamboan hangtod sa katapusan sa miaging siglo. Pagsulod sa ika-21 nga siglo, uban ang mas maayong kahusayan ug paspas nga pagkunhod sa gasto, ang solar PV power generation nakasinati og paspas nga pagtubo, diin ang naka-install nga kapasidad nagkadaghan matag tuig. Ang tinuig nga naka-install nga kapasidad sa tibuok kalibutan misaka gikan sa 1.4 GW niadtong 2000 ngadto sa 22.8 GW niadtong 2009. Ang mga nasod sa Europa sama sa Germany, Italy, ug Spain mao ang mga dagkong merkado, diin ang EU nagplano nga dugangan ang bahin sa solar power ngadto sa 12% sa kinatibuk-ang suplay sa kuryente sa 2020. Ang mga nag-uswag nga nasod sama sa China ug India naglunsad usab og mga plano sa pagpalambo sa solar. Gawas sa mga base station sa komunikasyon, solar rooftop, ug PV power plant, ang solar PV power generation kaylap na nga gigamit sa lainlaing mga mobile device.
Isip usa ka dugang ug alternatibong tinubdan sa enerhiya, ang teknolohiya sa solar PV kusog nga nag-uswag, nga adunay pagkunhod sa gasto sa pagmugna. Uban sa padayon nga pag-uswag sa teknolohiya, ang solar energy, isip usa ka limpyo ug mabag-o nga kapanguhaan, andam nga mahimong usa ka hinungdanon nga tinubdan sa enerhiya alang sa malungtarong kalamboan.
