A cikin mahallin sauyin makamashi na duniya, samar da wutar lantarki ta photovoltaic, a matsayin fasahar makamashi mai tsabta da sabuntawa, a hankali yana zama muhimmin ƙarfi a fagen makamashi. A cikin wannan takarda, za mu tattauna dalla-dalla kan ƙa'idodi, sassan tsarin, yankunan aikace-aikace da kuma yanayin ci gaban fasahar samar da wutar lantarki ta photovoltaic nan gaba.
Na farko, ƙa'idar samar da wutar lantarki ta photovoltaic
Samar da wutar lantarki ta hanyar amfani da hasken rana (photovoltaic effect) ya dogara ne akan tasirin hasken rana (photovoltaic effect), wato, lokacin da hasken rana ya haskaka kayan semiconductor, hasken rana (photons) yana hulɗa da electrons a cikin kayan, don haka electrons ɗin su sami isasshen kuzari don su tsere, suna samar da hasken rana (photovoltaic current). Babban ɓangaren samar da wutar lantarki ta hanyar amfani da hasken rana (photovoltaic cell) shine sel na hasken rana (photovoltaic cell), wanda yawanci ya ƙunshi layuka biyu na nau'ikan kayan semiconductor daban-daban, kamar semiconductors na nau'in p (tare da ƙarin ramuka) da semiconductors na nau'in n (tare da ƙarin electrons kyauta). A ƙarƙashin haske, ana sha photons kuma ana sakin nau'ikan ramukan electrons. Saboda filin lantarki a cikin semiconductor, electrons da ramukan suna rabuwa zuwa ɓangarorin biyu na mahaɗin pn, wanda ke haifar da bambanci mai yuwuwa da kuma hasken lantarki, wanda ke tabbatar da canza wutar lantarki ta hasken rana kai tsaye zuwa wutar lantarki. Domin inganta ingancin samar da wutar lantarki na ƙwayoyin photovoltaic, galibi ana amfani da silicon poly-crystalline, silicon mono-crystalline, silicon amorphous da sauran kayan aiki daban-daban da ake amfani da su wajen ƙera ƙwayoyin photovoltaic, amma kuma ana amfani da fasahar haɗa matakai da yawa, fasahar haɓaka hasken haske, da sauran matakan inganta ingancin shan haske da tarin electrons.
Na biyu, tsarin samar da wutar lantarki ta photovoltaic
Faifan hasken rana:A matsayin muhimmin ɓangare na makamashin hasken rana zuwa wutar lantarki kai tsaye, wanda ya ƙunshi ƙwayoyin hasken rana da yawa, kowace ƙwayar hasken rana an yi ta ne da silicon, phosphorus, boron da sauran kayan semiconductor. Lokacin da hasken rana ya haskaka akan allon hasken rana, yana iya canza hasken rana zuwa wutar lantarki kai tsaye. Launinsa yawanci shuɗi ne ko baƙi.
Inverter:Yana da alhakin canza wutar lantarki ta DC da aka samar ta hanyar hasken rana zuwa wutar AC wadda ta cika ƙa'idodin ƙasa don shigarwa zuwa ga grid ko don amfani kai tsaye ta hanyar amfani da kayan lantarki. Yawanci ana sanye da inverter da ikon sarrafa haske, ikon sarrafa wutar lantarki, kariyar lahani da sauran ayyuka don tabbatar da kwanciyar hankali da amincin canjin wutar lantarki.
Mai Kulawa:A matsayinsa na tushen sarrafa tsarin samar da wutar lantarki ta PV, zai iya sarrafa tsarin caji da fitar da wutar lantarki na allunan hasken rana da batura daidai, sannan a lokaci guda yana sa ido da kuma daidaita yanayin aiki na inverter a ainihin lokaci, don cimma daidaiton rarrabawa da ingantaccen amfani da makamashin lantarki.
Fakitin batirin:Ana amfani da shi don adana wutar lantarki da samar da wutar lantarki ta hasken rana ke samarwa, da kuma samar da wutar lantarki mai dorewa ga tsarin lokacin da bangarorin hasken rana ba su iya samar da wutar lantarki ba (misali da daddare, ranakun girgije, da sauransu). Nau'ikan batirin da aka fi amfani da su sun haɗa da batirin gubar-acid, batirin nickel-cadmium, batirin lithium-ion, da sauransu.
Rarrabawa:A matsayin tsarin tallafi na allunan hasken rana, yawanci ana yin sa ne da ƙarfe na aluminum, bakin ƙarfe da sauran kayayyaki, tare da juriyar iska, juriyar girgiza, juriyar tsatsa da sauran halaye, don tabbatar da aiki mai kyau a wurare daban-daban masu wahala. Yawancin lokaci ana zaɓar wurin da za a ɗora maƙallin a kan rufin, bango, wurin ajiye motoci, da sauransu na ginin, wanda ke buƙatar samun ƙarfin ɗaukar kaya da kwanciyar hankali mai kyau.
Kebul:A tsarin PV, ana amfani da kebul don watsa wutar lantarki, watsa sigina da haɗa kayan aikin sa ido daga nesa. Galibi ana yin kebul ɗin ne da tagulla ko aluminum, tare da kyakkyawan watsa wutar lantarki da juriya mai zafi, kuma ana buƙatar a sanya shi daidai da ƙa'idodin lantarki don tabbatar da aminci da aminci na lantarki.
Na uku, yankunan amfani da wutar lantarki ta photovoltaic
Tsarin samar da wutar lantarki ta hanyar amfani da hasken rana a saman rufin:Ana sanya allunan hasken rana a kan rufin gini don mayar da makamashin rana zuwa wutar lantarki don amfani a ginin. Wannan aikace-aikacen ya shafi dukkan nau'ikan gine-gine kamar gidaje, gine-ginen kasuwanci, masana'antu, da sauransu. Ba wai kawai yana rage farashin makamashi ba, har ma yana taimakawa wajen rage dogaro da hanyoyin samar da makamashi na gargajiya da kuma samar da tanadin makamashi mai kyau.
Gidajen gwamnati da ayyukan birni:Ana amfani da shi sosai a gine-ginen gwamnati, hasken hanya, siginar zirga-zirga da sauran wuraren jama'a da ayyukan birni don samar da ingantaccen wutar lantarki ga waɗannan ayyukan. A wasu yankuna, gwamnati ta kuma gabatar da jerin manufofin ƙarfafa gwiwa don ƙara haɓaka aikace-aikacen da haɓaka samar da wutar lantarki ta hanyar amfani da wutar lantarki a ɓangaren gwamnati.
Samar da Wutar Lantarki Mai Rarrabawa:Samar da wutar lantarki ta PV da aka rarraba tsarin samar da wutar lantarki ta PV ne wanda aka rarraba shi a gefen mai amfani da wutar lantarki, yana mayar da wutar lantarki ta DC zuwa wutar AC ta hanyar inverters, sannan a haɗa shi da tsarin wutar lantarki na gida don cimma wadatar kai ko samar da wutar lantarki da aka haɗa da grid. Wannan nau'in samar da wutar lantarki na iya haɗa tashar wutar lantarki ta PV zuwa al'umma, yankin masana'antu, da sauransu, don samar da wutar lantarki mai sassauƙa, da kuma rage asarar hanyar watsa makamashi yadda ya kamata.
Tsarin samar da wutar lantarki ta hanyar amfani da hasken rana:Tsarin samar da wutar lantarki mai ƙarfin lantarki na tsakiya (photovoltaic) za a iya haɗa shi kai tsaye zuwa ga tashar samar da wutar lantarki ta hasken rana, tsarin samar da wutar lantarki mai haɗin grid, ya kasance na nau'in musayar hanya ɗaya. Babban tashar samar da wutar lantarki mai haɗin grid mai haɗin grid galibi yana da babban iko, matakin ƙarfin lantarki mai ƙarfi, wutar da aka samar za a aika ta kai tsaye zuwa ga tashar, ta hanyar haɗa wutar lantarki zuwa ga mai amfani da grid. Saboda girman girman su, yawanci suna buƙatar a gina su a wurare masu faɗi, kamar hamada da daji. Kodayake ginin yana buƙatar babban adadin albarkatun jari da ƙasa, fa'idar sikelin yana ba da damar samun ingantaccen samar da wutar lantarki da inganci mai kyau.
Na huɗu, ci gaban fasahar samar da wutar lantarki ta photovoltaic a nan gaba
Kirkire-kirkire da ci gaba a cikin kayan aikin photovoltaic:Tare da ci gaba da ci gaban kimiyyar kayan aiki, sabbin kayan aikin photovoltaic kamar kayan chalcogenide, kayan haɗin halitta da na inorganic suna ci gaba da fitowa. Waɗannan kayan suna da ingantaccen canjin photoelectric da ƙarancin farashi, kuma ana sa ran za su zama babban ƙarfin da ke haifar da ci gaba da haɓaka fasahar photovoltaic.
Ci gaba da inganta tsarin da ƙira na ƙwayoyin PV:Masu bincike za su ƙara inganta ingancin juyawa da kwanciyar hankali na ƙwayoyin PV ta hanyar zurfafa bincike da inganta tsarin tantanin halitta, yanayin saman da halayen gani. Misali, amfani da fasahohin zamani kamar ƙirar nano-structural da tsarin kama haske na iya inganta ingancin ƙwayoyin PV wajen sha da amfani da hasken rana yadda ya kamata.
Haɗa tsarin photovoltaic da haɓaka hankali:A nan gaba, haɗa ƙwayoyin lantarki masu amfani da hasken rana tare da wasu tsarin makamashi (misali, makamashin iska, ajiyar makamashi, da sauransu) don cimma ingantaccen amfani da makamashi da haɗin kai zai zama muhimmin yanayi. A lokaci guda, tare da taimakon Intanet na Abubuwa, nazarin manyan bayanai da sauran fasahohin fasaha, za a tabbatar da sa ido da inganta tsarin PV a ainihin lokaci don inganta ingancin aiki da amincin tsarin.
Haɗakar fasahar PV da gine-gine sosai:Gine-gine suna ɗaya daga cikin manyan fannoni na amfani da makamashi, kuma gina na'urar ɗaukar hoto mai haɗakarwa (BIPV) zai zama muhimmin alkiblar ci gaba a nan gaba. Ta hanyar haɗa ƙwayoyin hasken rana a cikin bangon waje da rufin gine-gine, ba wai kawai zai iya samar da makamashi mai tsabta ga gine-ginen ba, har ma yana iya inganta bayyanar da aikin adana makamashi na gine-ginen yadda ya kamata, yana tabbatar da cikakken haɗin gine-gine da makamashi.
Haɓakawa da haɗin gwiwa a duniya:Haɓaka fasahar PV a duniya da haɗin gwiwa yana da matuƙar muhimmanci ga ci gabanta a nan gaba. Ƙarfafa haɗin gwiwar ƙasashen duniya da kuma raba sakamakon bincike da ƙwarewar fasaha na iya hanzarta haɓaka cikin sauri da kuma yaɗuwar fasahar PV. A lokaci guda, ya kamata gwamnatoci su ƙara goyon bayansu ga masana'antar PV da kuma tsara manufofi da ƙa'idoji masu ma'ana don ƙirƙirar yanayi mai kyau da yanayi don haɓakawa da amfani da fasahar PV.
A ƙarshe, fasahar samar da wutar lantarki ta photovoltaic, tare da tsafta, sabuntawa, ba ta gurbata muhalli da sauran fa'idodi masu mahimmanci, ta nuna babban damar ci gaba a fannin makamashi. Tare da ci gaba da ci gaba da kirkire-kirkire na fasaha, fasahar samar da wutar lantarki ta photovoltaic za ta mamaye wani muhimmin matsayi a tsarin makamashi na gaba kuma ta ba da gudummawa mai kyau ga ci gaban makamashi mai dorewa na duniya.
