Mei technologyske foarútgong en opskalering fan 'e yndustry bliuwt de kosten fan fotovoltaïske (PV) enerzjyopwekking ôfnimme, wêrtroch't it in wichtige enerzjyboarne wurdt foar duorsume ûntwikkeling yn 'e takomst.
Wichtige komponinten fan fotovoltaïske technology
De kearnkomponint fan PV-enerzjyopwekkingstechnology is de sinne-PV-sel. De evolúsje fan sinne-PV-sellen kin wurde yndield yn trije generaasjes. De earste generaasje bestiet út sinnesellen op basis fan silisium; de twadde generaasje omfettet tinne-film sinnesellen; en de tredde generaasje omfettet nije technologyen lykas fotovoltaïsche sellen mei hege konsintraasje (HCPV), organyske sinnesellen, fleksibele sinnesellen en kleurstofgefoelige sinnesellen. Op it stuit dominearje sinnesellen op basis fan silisium de merk, wylst tinne-filmsellen stadichoan merkoandiel winne. De measte sellen fan 'e tredde generaasje, útsein HCPV, binne noch yn 'e ûndersyksfaze.
Silisium-basearre sinnesellen
Under de op silisium basearre sinnesellen is de monokristallijne silisiumtechnology it meast ûntwikkele. De effisjinsje en kosten fan dizze sellen wurde primêr beynfloede troch it produksjeproses, dat stappen omfettet lykas ingotsjitten, wafersnijen, diffúzje, tekstuerjen, skermprintsjen en sinterjen. Sinne-sellen produsearre troch dit konvinsjonele proses berikke typysk in fotoelektryske konverzje-effisjinsje fan 16-18%.
Monokristallijne silisium sinnesellen hawwe de heechste konverzje-effisjinsje, mar binne ek it djoerst. Polykristallijne silisium sinnesellen biede in goede kostenreduksje troch direkt grutte fjouwerkante silisiumblokken te produsearjen dy't geskikt binne foar massaproduksje. Dit proses is ienfâldiger, besparret enerzjy, besparret silisiummateriaal en fereasket legere materiaalkwaliteit.
It ferminderjen fan 'e kosten fan sinnesellen kin berikt wurde troch twa haadstrategyen: it ferminderjen fan materiaalferbrûk (bygelyks, it ferminderjen fan 'e dikte fan silisiumwafers) en it ferheegjen fan konverzje-effisjinsje. Metoaden om de effisjinsje te ferbetterjen omfetsje it ferheegjen fan ljochtabsorpsje (bygelyks, oerflaktetekstuer, anty-reflektive coating, it ferminderjen fan 'e breedte fan' e foarste elektrode), it ferminderjen fan rekombinaasje fan fotogenerearre ladingsdragers (bygelyks, emitterpassivaasje), en it minimalisearjen fan wjerstân (bygelyks, lokalisearre doping, efterflakfjildtechnology).
De heechste registrearre konverzje-effisjinsje foar monokristallijne silisium-sinnesellen is 24,7%, berikt troch de PERL-struktuer-sinnesel fan 'e Universiteit fan Nij-Súd-Wales. Wichtige technologyske funksjes omfetsje in lege fosfor-dopingkonsintraasje op it silisiumoerflak om oerflakrekombinaasje te ferminderjen, diffúzje mei hege konsintraasje ûnder de foar- en efteroppervlakte-elektroden om goede ohmske kontakten te foarmjen, en it gebrûk fan fotolitografy om de foaroppervlakte-elektroden te fersmellen, wêrtroch it ljochtabsorpsjegebiet tanimt. Dizze technology moat lykwols noch yndustrialisearre wurde.
Oare techniken om de effisjinsje te ferbetterjen binne ûnder oaren de oerflakgroeven teksturearre sellen fan BP Solar en back-contact (EWT) technology. De earste berikt in effisjinsje fan 18,3% troch lasergroeven, wat de breedte fan 'e foarste elektroden ferminderet en de ljochtabsorpsje fergruttet. De lêste berikt in effisjinsje fan 21,3% troch de foarste elektroden nei efteren te bringen, wêrtroch it ljochtabsorberende gebiet tanimt.
Tinne-film sinne-sellen
Wylst kristallijne silisium sinnesellen dominearje fanwegen har hege effisjinsje, is it signifikant ferminderjen fan har kosten in útdaging fanwegen de hege priis fan silisiummateriaal. Tinne-film sinnesellen, dy't minder materiaal brûke, binne ûntstien as in kosten-effektyf alternatyf. De wichtichste soarten tinne-film sellen omfetsje tinne-film sellen op basis fan silisium, kadmium tellurid (CdTe) sellen, en koper indium gallium selenide (CIGS) sellen.
Silisium-basearre tinne-filmsellen binne mar 2 mikrometer dik, en brûke sawat 1,5% fan it silisiummateriaal dat nedich is foar kristallijne silisiumsellen. Ofhinklik fan it oantal PN-oergongen kinne dizze sellen single-junction, double-junction of multi-junction wêze, elk by steat om ferskate golflingten fan sinneljocht te absorbearjen. De heechste effisjinsje foar single-junction sellen is sawat 7%, wylst dûbele-junction sellen 10% kinne berikke.
CdTe tinne-filmsellen biede in hegere effisjinsje (oant 12%) fanwegen har goede ljochtabsorpsje-eigenskippen. De karsinogene aard fan kadmium en de beheinde natuerlike reserves fan tellurium foarmje lykwols útdagings foar ûntwikkeling op lange termyn.
CIGS-tinne-filmsellen wurde beskôge as de takomst fan heech-effisjinte tinne-filmtechnology. Troch it oanpassen fan it produksjeproses kin har ljochtabsorpsje ferbettere wurde, wat liedt ta hegere konverzje-effisjinsjes. Op it stuit berikke laboratoariumeffisjinsjes 20,1%, wylst kommersjele produkten 13-14% berikke, wêrtroch't se de effisjintste binne ûnder de tinne-filmsellen.
Sellen fan 'e tredde generaasje
Teoretysk kinne sellen fan 'e tredde generaasje hege konverzje-effisjinsjes berikke. Utsein HCPV binne de measten noch yn 'e ûndersyksfaze. HCPV-sellen brûke typysk III-V healgeleidermaterialen, dy't in hegere waarmtebestriding hawwe en in hege konverzje-effisjinsje behâlde ûnder hege ferljochting. Multi-junction-struktueren meitsje it mooglik foar dizze sellen om nau oerien te kommen mei it sinnespektrum, mei teoretyske effisjinsjes oant 68%. Kommersjele produksje kin effisjinsjes boppe de 40% berikke.
Sinne-sellen wurde yn modules ynkapsele, en har tapassingen binne ôfhinklik fan har skaaimerken en merkfragen. Iere tapassingen omfette kommunikaasjebasisstasjons en satelliten, letter útwreide nei wenwiken lykas sinnedeaken. Yn dizze senario's wiene beheinde ynstallaasjegebieten en hege enerzjytichtensbehoeften foarkar foar kristallijne silisiummodules. Mei de ûntwikkeling fan grutskalige sinne-enerzjyplanten en gebou-yntegreare fotovoltaïsche systemen (BIPV) hawwe kostenoerwagings laat ta ferhege tapassingen fan tinne-filmsellen. Miljeu- en klimatologyske omstannichheden beynfloedzje ek de oannimming fan ferskate technologyen.
Tapassingen fan sinnefotovoltaïske technology
It omsetten fan sinnestrieling yn brûkbere elektrisiteit fereasket in kompleet sinne-PV-systeem. Sinne-PV-sellen foarmje de basis fan dit systeem, dat ek omvormers, batterijen, kontrôlesystemen en distribúsjesystemen omfettet.
PV-systeemklassifikaasje en gearstalling
Sinne-PV-systemen wurde klassifisearre as off-grid of grid-tied. Off-grid-systemen kinne standalone of hybride wêze.
Standalone systemen wurde typysk brûkt yn ôfgelegen gebieten, kommunikaasjebasisstasjons en sinnestrjitferljochting, en binne folslein ôfhinklik fan sinne-enerzjy. Se omfetsje sinnemodules, omvormers, controllers, batterijen, distribúsjesystemen en bliksembeskerming. Batterijen en controllers hawwe in wichtige ynfloed op systeemkosten en libbensdoer. Hybride systemen kombinearje sinne-enerzjy mei oare boarnen lykas dieselgenerators of wynmûnen.
Net-keppele systemen, dy't faak brûkt wurde foar sinnedakken en grutskalige PV-enerzjysintrales, hawwe gjin opslachapparatuer nedich, wat de kosten ferleget. Dizze systemen omfetsje sinnemodules, omvormers, distribúsjesystemen, bliksembeskerming en monitoringsystemen. Op it stuit binne net-keppele systemen ferantwurdlik foar 80% fan alle sinne-tapassingen.
Oare PV-enerzjyopwekkingstechnologyen
Neist sinne-PV-seltechnology binne omvormertechnology, netyntegraasje, opslach en yntelliginte monitoring krúsjaal foar PV-stroomopwekkingssystemen:
It útfierfermogen fan sinnecellen fariëarret mei de yntensiteit fan sinnestrieling, wat ûnderbrekkingen feroarsaket. Grutskalige netyntegraasje kin ynfloed hawwe op it net, wêrtroch't netkontrôle en eilanningsbeskerming essensjeel binne.
De útfier fan 'e sinnemodule is gelijkstroom (DC), wêrtroch't hege kwaliteit konverzje nei wikselstroom (AC) fia omvormers nedich is.
De útfier fan 'e module kin beynfloede wurde troch faktoaren lykas temperatuer en skaad, wêrtroch systeemmonitoring en alarmsystemen nedich binne.
Ofstânsbetsjinningstechnology is essensjeel foar PV-enerzjysintrales yn ôfgelegen gebieten.
Sina is foaroansteand yn 'e produksje fan sinnemodules yn termen fan kwaliteit en skaal. Hege winstgevende gebieten binnen de yndustryketen omfetsje silisiumsuvering, omvormers, monitoringsystemen en de produksje fan PV-apparatuer. It berikken fan trochbraken yn dizze wichtige gebieten is in útdaging foar de PV-yndustry fan Sina.
Hjoeddeiske status en takomstige perspektiven fan sinne-PV-enerzjyopwekking
Fanwegen hege kosten hat de opwekking fan sinne-PV-enerzjy pas oan 'e ein fan 'e foarige ieu in grutte ûntwikkeling sjoen. Mei it yngean fan 'e 21e ieu, mei ferbettere effisjinsje en rap ôfnimmende kosten, hat de opwekking fan sinne-PV-enerzjy in rappe groei meimakke, mei in jierlikse tanimming fan ynstalleare kapasiteit. De wrâldwide jierlikse ynstalleare kapasiteit is tanommen fan 1,4 GW yn 2000 nei 22,8 GW yn 2009. Jeropeeske lannen lykas Dútslân, Italië en Spanje binne wichtige merken, wêrby't de EU fan doel is it oandiel fan sinne-enerzjy te ferheegjen nei 12% fan 'e totale elektrisiteitsfoarsjenning yn 2020. Untwikkelingslannen lykas Sina en Yndia hawwe ek plannen foar sinne-enerzjyûntwikkeling lansearre. Neist kommunikaasjebasisstasjons, sinnedeakken en PV-enerzjysintrales wurdt de opwekking fan sinne-PV-enerzjy no in soad brûkt yn ferskate mobile apparaten.
As in oanfoljende en alternative enerzjyboarne ûntwikkelt sinne-PV-technology him rap, mei ôfnimmende generaasjekosten. Mei oanhâldende technologyske foarútgong is sinne-enerzjy, as in skjinne en duorsume boarne, ree om in wichtige enerzjyboarne te wurden foar duorsume ûntwikkeling.
