Le adhartasan teicneòlais agus leudachadh gnìomhachais, tha cosgais gineadh cumhachd fòto-bholtaigeach (PV) a’ sìor dhol sìos, ga shuidheachadh mar thùs lùtha deatamach airson leasachadh seasmhach san àm ri teachd.
Prìomh phàirtean de theicneòlas photovoltaic
Is e cealla grèine PV prìomh phàirt teicneòlas gineadh cumhachd PV. Faodar mean-fhàs cheallan grèine PV a roinn ann an trì ginealaichean. Tha a’ chiad ghinealach air a dhèanamh suas de cheallan grèine stèidhichte air silicon; tha an dàrna ginealach a’ toirt a-steach ceallan grèine film tana; agus tha an treas ginealach a’ toirt a-steach teicneòlasan ùra leithid ceallan photovoltaic dùmhlachd àrd (HCPV), ceallan grèine organach, ceallan grèine sùbailte, agus ceallan grèine mothachail air dath. An-dràsta, tha ceallan grèine stèidhichte air silicon a’ faighinn làmh an uachdair air a’ mhargaidh, agus tha ceallan film tana mean air mhean a’ faighinn cuibhreann den mhargaidh. Tha a’ mhòr-chuid de cheallan an treas ginealach, ach a-mhàin HCPV, fhathast aig ìre rannsachaidh.
Ceallan Grèine Stèidhichte air Silicon
Am measg cheallan grèine stèidhichte air silicon, ’s e teicneòlas silicon monocrystalline as aibidhe. Tha èifeachdas agus cosgais nan ceallan seo air an toirt buaidh sa mhòr-chuid leis a’ phròiseas saothrachaidh, a tha a’ toirt a-steach ceumannan leithid tilgeadh ingot, gearradh wafer, sgaoileadh, inneach, clò-bhualadh sgrion, agus sintering. Mar as trice bidh ceallan grèine a thèid a thoirt a-mach tron phròiseas àbhaisteach seo a’ coileanadh èifeachdas tionndaidh foto-dealain de 16-18%.
Tha an èifeachdas tionndaidh as àirde aig ceallan grèine silicon monocrystalline ach is iadsan as daoire cuideachd. Bidh ceallan grèine silicon polycrystalline a’ tabhann lùghdachadh cosgais math le bhith a’ dèanamh ingotan silicon ceàrnagach mòra a tha freagarrach airson cinneasachadh mòr. Tha am pròiseas seo nas sìmplidhe, a’ sàbhaladh cumhachd, a’ gleidheadh stuth silicon, agus a’ feumachdainn càileachd stuth nas ìsle.
Faodar cosgais cheallan grèine a lùghdachadh tro dhà phrìomh ro-innleachd: lùghdachadh caitheamh stuthan (me, lùghdachadh tighead uaifean silicon) agus àrdachadh èifeachdas tionndaidh. Am measg nan dòighean gus èifeachdas a leasachadh tha àrdachadh gabhail a-steach solais (me, inneach uachdar, còmhdach an-aghaidh meòrachadh, lùghdachadh leud electrod aghaidh), lùghdachadh ath-chur luchd-giùlain a chaidh a chruthachadh le solas (me, passivation emitter), agus lùghdachadh strì (me, doping ionadail, teicneòlas achaidh uachdar cùil).
Is e 24.7% an èifeachdas tionndaidh as àirde a chaidh a chlàradh airson ceallan grèine silicon monocrystalline, air a choileanadh leis a’ chill grèine structar PERL bho Oilthigh New South Wales. Am measg nam prìomh fheartan teicneòlais tha dùmhlachd ìosal de dhopadh fosfair air uachdar an t-silicon gus ath-mheasgachadh uachdar a lughdachadh, sgaoileadh dùmhlachd àrd fo electrodan uachdar aghaidh is cùil gus deagh cheanglaichean ohmic a chruthachadh, agus cleachdadh fotolithografaidh gus na electrodan uachdar aghaidh a chaolachadh, a’ meudachadh an raon gabhail solais. Ach chan eil an teicneòlas seo air a ghnìomhachasachadh fhathast.
Am measg dhòighean eile airson èifeachdas a leasachadh tha ceallan le inneach grooved uachdar BP Solar agus teicneòlas cùil-chonaltraidh (EWT). Bidh a’ chiad fhear a’ coileanadh èifeachdas de 18.3% tro grooving leusair, a lughdaicheas leud nan electrodan aghaidh agus a mheudaicheas gabhail a-steach solais. Bidh an tè mu dheireadh a’ coileanadh èifeachdas de 21.3% le bhith a’ toirt nan electrodan aghaidh chun chùil, a’ meudachadh an raon a tha a’ gabhail a-steach solas.
Ceallan Grèine Film Tana
Ged a tha ceallan grèine silicon criostalach a’ faighinn làmh an uachdair air sgàth an èifeachdais àrd, tha e dùbhlanach an cosgais a lughdachadh gu mòr air sgàth prìs àrd stuth silicon. Tha ceallan grèine film tana, a bhios a’ cleachdadh nas lugha de stuth, air nochdadh mar roghainn eile a tha èifeachdach a thaobh cosgais. Am measg nam prìomh sheòrsaichean de cheallan film tana tha ceallan film tana stèidhichte air silicon, ceallan cadmium telluride (CdTe), agus ceallan copar indium gallium selenide (CIGS).
Chan eil ceallan film tana stèidhichte air sileacon ach 2 mhicromeatair de thighead, a’ cleachdadh mu 1.5% den stuth sileacon a tha a dhìth airson ceallan sileacon criostalach. A rèir àireamh nan ceanglaichean PN, faodaidh na ceallan seo a bhith nan aon-cheanglaichean, nan dà-cheanglaichean, no nan ioma-cheanglaichean, agus gach fear comasach air diofar thonnan-solais na grèine a ghabhail a-steach. Tha an èifeachdas as àirde airson ceallan aon-cheanglaichean timcheall air 7%, agus faodaidh ceallan dà-cheanglaichean ruighinn 10%.
Tha ceallan tana-fhilm CdTe a’ tabhann èifeachdas nas àirde (suas ri 12%) air sgàth an deagh fheartan gabhail a-steach solas. Ach, tha nàdar carcanaigineach cadmium agus na glèidhtearan nàdarra cuibhrichte de thelurium a’ cur dùbhlain leasachaidh san fhad-ùine.
Thathas den bheachd gur e ceallan film tana CIGS àm ri teachd teicneòlas film tana àrd-èifeachdais. Le bhith ag atharrachadh a’ phròiseis saothrachaidh, faodar an gabhail a-steach solais a leasachadh, a’ leantainn gu èifeachdas tionndaidh nas àirde. An-dràsta, tha èifeachdas obair-lann a’ ruighinn 20.1%, agus tha toraidhean malairteach a’ ruighinn 13-14%, gan dèanamh mar an fheadhainn as èifeachdaiche am measg cheallan film tana.
Ceallan an Treas Ginealaich
Ann an teòiridh, faodaidh ceallan treas ginealach èifeachdas tionndaidh àrd a choileanadh. A bharrachd air HCPV, tha a’ mhòr-chuid fhathast aig ìre an rannsachaidh. Mar as trice bidh ceallan HCPV a’ cleachdadh stuthan leth-chonnsachaidh III-V, aig a bheil strì teas nas àirde agus a chumas èifeachdas tionndaidh àrd fo sholais àrd. Leigidh structaran ioma-cheangail leis na ceallan sin a bhith a rèir speactram na grèine gu dlùth, le èifeachdas teòiridheach suas ri 68%. Faodaidh cinneasachadh malairteach èifeachdas os cionn 40% a choileanadh.
Tha ceallan grèine air an glacadh ann am modalan, agus tha na tagraidhean aca an urra ri na feartan aca agus iarrtasan a’ mhargaidh. Bha tagraidhean tràtha a’ toirt a-steach stèiseanan bunaiteach conaltraidh agus saidealan, agus an dèidh sin a’ leudachadh gu àiteachan còmhnaidh leithid mullaichean grèine. Anns na suidheachaidhean sin, bha raointean stàlaidh cuibhrichte agus feumalachdan dùmhlachd lùtha àrd a’ fàbharachadh modalan silicon criostalach. Le leasachadh ionadan cumhachd grèine air sgèile mhòr agus photovoltaics amalaichte ann an togalaichean (BIPV), tha beachdachadh air cosgais air leantainn gu barrachd thagraidhean cealla film tana. Bidh suidheachaidhean àrainneachdail agus gnàth-shìde cuideachd a’ toirt buaidh air gabhail ri diofar theicneòlasan.
Tagraidhean Teicneòlas Fòto-bholtaigeach Grèine
Feumaidh siostam grèine PV coileanta gus rèididheachd na grèine a thionndadh gu dealan a ghabhas cleachdadh. Tha ceallan grèine PV nam bunait don t-siostam seo, agus tha e cuideachd a’ toirt a-steach innealan-tionndaidh, bataraidhean, siostaman sgrùdaidh, agus siostaman cuairteachaidh.
Seòrsachadh agus Co-dhèanamh Siostam PV
Tha siostaman grèine PV air an seòrsachadh mar neo-cheangailte no ceangailte ris a’ ghriod. Faodaidh siostaman neo-cheangailte a bhith leotha fhèin no measgaichte.
Mar as trice, bidh siostaman neo-eisimeileach gan cleachdadh ann an àiteachan iomallach, stèiseanan conaltraidh bunaiteach, agus solais sràide grèine, an urra ri lùth na grèine gu tur. Tha iad sin a’ toirt a-steach modalan grèine, inverters, rianadairean, bataraidhean, siostaman cuairteachaidh, agus dìon dealanaich. Bidh bataraidhean agus rianadairean a’ toirt buaidh mhòr air cosgais agus fad-beatha an t-siostaim. Bidh siostaman tar-chinealach a’ cothlamadh lùth na grèine le stòran eile leithid gineadairean dìosail no roth-gaoithe.
Chan eil feum aig siostaman ceangailte ris a’ ghriod, a thathas a’ cleachdadh gu cumanta airson mullaichean grèine agus ionadan cumhachd PV air sgèile mhòr, air uidheamachd stòraidh, a’ lughdachadh chosgaisean. Tha na siostaman sin a’ toirt a-steach modalan grèine, inverters, siostaman cuairteachaidh, dìon dealanaich, agus siostaman sgrùdaidh. An-dràsta, tha siostaman ceangailte ris a’ ghriod a’ dèanamh suas 80% de na tagraidhean grèine uile.
Teicneòlasan Gineadh Cumhachd PV Eile
A bharrachd air teicneòlas cealla grèine PV, tha teicneòlas inverter, amalachadh lìonra, stòradh, agus sgrùdadh tuigseach deatamach airson siostaman gineadh cumhachd PV:
Bidh cumhachd toraidh cealla grèine ag atharrachadh a rèir dian rèididheachd na grèine, ag adhbhrachadh neo-sheasmhachd. Faodaidh amalachadh mòr-sgèile buaidh a thoirt air a’ ghriod, agus mar sin tha smachd air a’ ghriod agus dìon eileanach riatanach.
Is e sruth dhìreach (DC) toradh a’ mhodail grèine, a dh’ fheumas tionndadh àrd-inbhe gu sruth eileagtronaigeach (AC) tro inverters.
Faodaidh factaran leithid teòthachd agus sgàil buaidh a thoirt air toradh cumhachd a’ mhodail, agus mar sin feumar siostaman sgrùdaidh is rabhaidh a chleachdadh.
Tha teicneòlas smachd iomallach deatamach airson ionadan cumhachd PV ann an sgìrean iomallach.
Tha Sìona air thoiseach ann an cinneasachadh mhodalan grèine a thaobh càileachd agus sgèile. Am measg nan raointean àrd-phrothaideach taobh a-staigh slabhraidh a’ ghnìomhachais tha glanadh silicon, inverters, siostaman sgrùdaidh, agus saothrachadh uidheamachd PV. Tha e na dhùbhlan do ghnìomhachas PV Shìona adhartasan ùra a choileanadh anns na prìomh raointean sin.
Inbhe Làithreach agus Ro-shealladh san Àm ri Teachd airson Gineadh Cumhachd Grèine PV
Air sgàth chosgaisean àrda, cha robh leasachadh mòr ann an gineadh cumhachd grèine PV gus deireadh na linne mu dheireadh. A’ dol a-steach don 21mh linn, le èifeachdas nas fheàrr agus cosgaisean a’ lùghdachadh gu luath, tha gineadh cumhachd grèine PV air fàs gu luath, le comas stàlaichte ag àrdachadh gach bliadhna. Dh’èirich comas stàlaichte bliadhnail cruinneil bho 1.4 GW ann an 2000 gu 22.8 GW ann an 2009. Tha dùthchannan Eòrpach mar a’ Ghearmailt, an Eadailt agus an Spàinn nam prìomh mhargaidhean, leis an EU an dùil cuibhreann cumhachd na grèine a mheudachadh gu 12% den t-solar dealain iomlan ro 2020. Tha dùthchannan fo leasachadh mar Sìona agus na h-Innseachan cuideachd air planaichean leasachaidh grèine a chuir air bhog. A bharrachd air stèiseanan conaltraidh, mullaichean grèine, agus ionadan cumhachd PV, tha gineadh cumhachd grèine PV a-nis air a chleachdadh gu farsaing ann an grunn innealan gluasadach.
Mar thùs lùtha a bharrachd agus eile, tha teicneòlas grèine PV a’ leasachadh gu luath, le cosgaisean gineadh a’ lùghdachadh. Le adhartasan teicneòlais leantainneach, tha lùth na grèine, mar ghoireas glan agus ath-nuadhachail, deiseil airson a bhith na phrìomh thùs lùtha airson leasachadh seasmhach.
