Tare da ci gaban fasaha da kuma karuwar masana'antu, farashin samar da wutar lantarki ta photovoltaic (PV) yana ci gaba da raguwa, yana mai sanya shi a matsayin muhimmin tushen makamashi don ci gaba mai dorewa a nan gaba.
Muhimman Abubuwan Fasahar Photovoltaic
Babban ɓangaren fasahar samar da wutar lantarki ta PV shine tantanin PV na rana. Za a iya rarraba juyin halittar ƙwayoyin PV na rana zuwa tsararraki uku. Tsarin farko ya ƙunshi ƙwayoyin hasken rana da aka yi da silicon; ƙarni na biyu ya haɗa da ƙwayoyin hasken rana masu sirara; kuma ƙarni na uku ya ƙunshi sabbin fasahohi kamar ƙwayoyin photovoltaic (HCPV) masu yawan tattarawa, ƙwayoyin hasken rana na halitta, ƙwayoyin hasken rana masu sassauƙa, da ƙwayoyin hasken rana masu sauƙin ganewa. A halin yanzu, ƙwayoyin hasken rana da aka yi da silicon suna mamaye kasuwa, yayin da ƙwayoyin fim masu sirara ke samun kasuwa a hankali. Yawancin ƙwayoyin ƙarni na uku, ban da HCPV, har yanzu suna cikin matakin bincike.
Kwayoyin Rana Masu Tushen Silicon
Daga cikin ƙwayoyin hasken rana da aka yi da silicon, fasahar silicon mai kama da monocrystalline ita ce mafi girma. Inganci da farashin waɗannan ƙwayoyin suna da tasiri musamman ta hanyar tsarin kera su, wanda ya haɗa da matakai kamar simintin ingot, yanke wafer, yaɗuwa, rubutu, buga allo, da kuma sintering. Kwayoyin hasken rana da aka samar ta wannan tsari na al'ada galibi suna samun ingancin canza hoto na 16-18%.
Kwayoyin hasken rana na silicon monocrystalline suna da mafi girman ingancin juyawa amma kuma sune mafi tsada. Kwayoyin hasken rana na silicon polycrystalline suna ba da kyakkyawan raguwar farashi ta hanyar ƙera manyan ingots na silicon murabba'i masu girma kai tsaye waɗanda suka dace da samar da taro. Wannan tsari ya fi sauƙi, yana adana ƙarfi, yana adana kayan silicon, kuma yana buƙatar ƙarancin ingancin kayan.
Ana iya cimma rage farashin ƙwayoyin hasken rana ta hanyoyi guda biyu: rage yawan amfani da kayan aiki (misali, rage kauri na silicon wafer) da kuma ƙara ingancin juyawa. Hanyoyin da za a bi don inganta inganci sun haɗa da ƙara yawan shan haske (misali, yanayin saman, rufin hana haske, rage faɗin lantarki na gaba), rage haɗakar masu ɗaukar hoto (misali, passivation na emitter), da kuma rage juriya (misali, yin amfani da maganin da aka yi amfani da shi a gida, fasahar filin bayan gida).
Mafi girman ingancin da aka rubuta na canza ƙwayoyin hasken rana na silicon monocrystalline shine kashi 24.7%, wanda aka samu ta hanyar tsarin PERL na ƙwayar hasken rana daga Jami'ar New South Wales. Manyan fasalulluka na fasaha sun haɗa da ƙarancin yawan sinadarin phosphorus a saman silicon don rage haɗuwar saman, yaɗuwar yawan sinadarin phosphorus a ƙarƙashin electrodes na gaba da na baya don samar da kyakkyawar hulɗar ohmic, da kuma amfani da photolithography don rage ƙarfin lantarki na gaba, wanda ke ƙara yawan shan haske. Duk da haka, wannan fasaha ba ta ci gaba da bunkasa a masana'antu ba.
Sauran dabarun inganta inganci sun haɗa da ƙwayoyin halitta masu siffar saman BP Solar da fasahar hulɗa ta baya (EWT). Na farko yana samun inganci na 18.3% ta hanyar lasifika, wanda ke rage faɗin electrodes na gaba kuma yana ƙara shanye haske. Na biyun yana samun inganci na 21.3% ta hanyar kawo electrodes na gaba zuwa baya, yana ƙara yankin da ke ɗaukar haske.
Kwayoyin Hasken Rana Masu Sirara
Duk da cewa ƙwayoyin hasken rana na silicon sun mamaye saboda yawan ingancinsu, rage farashinsu yana da matuƙar ƙalubale saboda tsadar kayan silicon. Kwayoyin hasken rana masu siririn fim, waɗanda ba sa amfani da kayan da yawa, sun fito a matsayin madadin da ya fi araha. Manyan nau'ikan ƙwayoyin haske masu siririn fim sun haɗa da ƙwayoyin haske masu tushen silicon, ƙwayoyin cadmium telluride (CdTe), da ƙwayoyin gallium selenide na jan ƙarfe (CIGS).
Kwayoyin siraran fim ɗin silicon suna da kauri mai girman micromita 2 kacal, suna amfani da kusan kashi 1.5% na kayan silicon da ake buƙata don ƙwayoyin silicon na lu'ulu'u. Dangane da adadin mahaɗan PN, waɗannan ƙwayoyin na iya zama mahaɗan guda ɗaya, mahaɗan biyu, ko mahaɗan da yawa, kowannensu yana iya ɗaukar raƙuman hasken rana daban-daban. Mafi girman inganci ga ƙwayoyin mahaɗan guda ɗaya shine kusan kashi 7%, yayin da ƙwayoyin mahaɗan biyu na iya kaiwa kashi 10%.
Kwayoyin halittar CdTe masu siririn fim suna ba da ingantaccen aiki (har zuwa 12%) saboda kyawawan halayensu na shan haske. Duk da haka, yanayin cutar kansa na cadmium da ƙarancin ajiyar tellurium na halitta suna haifar da ƙalubalen ci gaba na dogon lokaci.
Ana ɗaukar ƙwayoyin CIGS masu siriri a matsayin makomar fasahar fim mai inganci. Ta hanyar daidaita tsarin kera su, ana iya inganta shan haskensu, wanda ke haifar da ingantaccen juyi. A halin yanzu, ingancin dakin gwaje-gwaje ya kai kashi 20.1%, yayin da kayayyakin kasuwanci ke samun kashi 13-14%, wanda hakan ya sa suka zama mafi inganci a tsakanin ƙwayoyin fim masu siriri.
Kwayoyin Halitta na Tsara na Uku
A ka'ida, ƙwayoyin halitta na ƙarni na uku za su iya cimma ingantaccen juyi. Banda HCPV, yawancinsu har yanzu suna cikin matakin bincike. Kwayoyin HCPV galibi suna amfani da kayan semiconductor na III-V, waɗanda ke da juriyar zafi mafi girma kuma suna kula da ingantaccen juyi mai girma a ƙarƙashin haske mai yawa. Tsarin mahaɗi da yawa yana ba waɗannan ƙwayoyin damar daidaita hasken rana sosai, tare da ingancin ka'ida har zuwa 68%. Samar da kayayyaki na kasuwanci na iya cimma inganci sama da 40%.
An lulluɓe ƙwayoyin hasken rana cikin na'urori, kuma aikace-aikacensu ya dogara ne akan halayensu da buƙatun kasuwa. Aikace-aikacen farko sun haɗa da tashoshin sadarwa da tauraron ɗan adam, daga baya suka faɗaɗa zuwa wuraren zama kamar rufin rana. A cikin waɗannan yanayi, iyakokin wuraren shigarwa da buƙatun yawan kuzari sun fi son na'urorin silicon na kristal. Tare da haɓaka manyan tashoshin wutar lantarki na hasken rana da kuma na'urorin photovoltaics na gini (BIPV), la'akari da farashi ya haifar da ƙaruwar aikace-aikacen ƙwayoyin sirara. Yanayin muhalli da yanayi suma suna tasiri ga ɗaukar fasahohi daban-daban.
Aikace-aikacen Fasahar Hasken Rana ta Photovoltaic
Canza hasken rana zuwa wutar lantarki mai amfani yana buƙatar cikakken tsarin PV na rana. Kwayoyin PV na rana sune tushen wannan tsarin, wanda ya haɗa da inverters, batura, tsarin sa ido, da tsarin rarrabawa.
Rarraba Tsarin PV da Tsarinsa
Tsarin PV na hasken rana an rarraba su a matsayin ko dai waɗanda ba su da grid ko waɗanda ba su da grid. Tsarin da ba su da grid zai iya zama ɗaya ko kuma waɗanda suka haɗa da juna.
Ana amfani da tsarin da ba na yau da kullun a wurare masu nisa, tashoshin sadarwa, da fitilun titi na rana, suna dogara gaba ɗaya akan makamashin rana. Sun haɗa da na'urorin hasken rana, inverters, masu sarrafawa, batura, tsarin rarrabawa, da kariyar walƙiya. Batura da masu sarrafawa suna tasiri sosai ga farashin tsarin da tsawon rayuwarsa. Tsarin haɗakarwa yana haɗa makamashin rana da wasu hanyoyin kamar janareta dizal ko injinan iska.
Tsarin da aka haɗa da grid, wanda aka saba amfani da shi don rufin hasken rana da manyan tashoshin wutar lantarki na PV, ba sa buƙatar kayan ajiya, wanda ke rage farashi. Waɗannan tsarin sun haɗa da na'urorin hasken rana, inverters, tsarin rarrabawa, kariyar walƙiya, da tsarin sa ido. A halin yanzu, tsarin da aka haɗa da grid yana wakiltar kashi 80% na duk aikace-aikacen hasken rana.
Sauran Fasahar Samar da Wutar Lantarki ta PV
Baya ga fasahar ƙwayoyin PV na hasken rana, fasahar inverter, haɗa grid, ajiya, da sa ido mai wayo suna da mahimmanci ga tsarin samar da wutar lantarki ta PV:
Ƙarfin fitar da ƙwayoyin hasken rana ya bambanta dangane da ƙarfin hasken rana, wanda ke haifar da jinkiri. Haɗakar manyan grids na iya yin tasiri ga grid, wanda hakan ke sa sarrafa grid da kariyar tsibirai su zama dole.
Fitowar module ɗin hasken rana shine wutar lantarki kai tsaye (DC), wanda ke buƙatar juyawa mai inganci zuwa wutar lantarki mai canzawa (AC) ta hanyar inverters.
Abubuwan da ke haifar da wutar lantarki na iya shafar fitowar modules kamar zafin jiki da inuwa, da buƙatar sa ido kan tsarin da tsarin ƙararrawa.
Fasahar sarrafa nesa tana da matuƙar muhimmanci ga tashoshin wutar lantarki na PV a yankuna masu nisa.
Kasar Sin ce ke kan gaba a fannin samar da na'urorin samar da hasken rana ta hanyar inganci da girma. Wuraren da ke da riba mai yawa a cikin sarkar masana'antu sun hada da tsarkake silicon, inverters, tsarin sa ido, da kuma kera kayan aikin PV. Samun ci gaba a wadannan muhimman fannoni babban kalubale ne ga masana'antar PV ta kasar Sin.
Matsayin Yanzu da kuma hasashen makomar samar da wutar lantarki ta hasken rana (PV)
Saboda tsadar wutar lantarki, samar da wutar lantarki ta hasken rana (PV) bai ga wani babban ci gaba ba har zuwa ƙarshen ƙarni na ƙarshe. A cikin ƙarni na 21, tare da ingantaccen inganci da raguwar farashi cikin sauri, samar da wutar lantarki ta hasken rana (PV) ta sami ci gaba cikin sauri, tare da ƙaruwar wutar lantarki da aka shigar kowace shekara. Ƙarfin wutar lantarki da aka shigar a duniya a kowace shekara ya tashi daga 1.4 GW a 2000 zuwa 22.8 GW a 2009. Kasashen Turai kamar Jamus, Italiya, da Spain manyan kasuwanni ne, inda EU ke shirin ƙara yawan wutar lantarki ta hasken rana zuwa 12% na jimlar samar da wutar lantarki nan da shekarar 2020. Ƙasashe masu tasowa kamar China da Indiya suma sun ƙaddamar da shirye-shiryen haɓaka hasken rana. Bayan tashoshin sadarwa, rufin hasken rana, da tashoshin wutar lantarki ta hasken rana, yanzu ana amfani da wutar lantarki ta hasken rana a cikin na'urori daban-daban na hannu.
A matsayin tushen makamashi mai kari da madadin makamashi, fasahar PV ta hasken rana tana ci gaba da bunkasa cikin sauri, tare da raguwar farashin samarwa. Tare da ci gaba da ci gaban fasaha, makamashin rana, a matsayin mai tsabta da kuma mai sabuntawa, yana shirye ya zama babban tushen makamashi don ci gaba mai dorewa.
