Cum progressibus technologicis et amplificatione industriae, sumptus generationis energiae photovoltaicae (PV) pergit decrescere, eam ut fontem energiae cardinalem pro progressu sustinabili in futuro collocans.
Partes Claves Technologiae Photovoltaicae
Pars principalis technologiae generationis energiae photovoltaicae est cellula solaris photovoltaica. Evolutio cellularum solarium photovoltaicarum in tres generationes dividi potest. Prima generatio cellulas solares silicio fundatas continet; secunda generatio cellulas solares tenui pelliculae includit; et tertia generatio novas technologias amplectitur, ut cellulas photovoltaicas altae concentrationis (HCPV), cellulas solares organicas, cellulas solares flexibiles, et cellulas solares tinctura sensibilizatas. Hodie, cellulae solares silicio fundatae mercatum dominantur, dum cellulae tenui pelliculae paulatim partem mercatus acquirunt. Pleraeque cellulae tertiae generationis, praeter HCPV, adhuc in phase investigationis sunt.
Cellulae Solares Silicio Fundatae
Inter cellulas solares silicio fundatas, technologia silicii monocrystallini est maturissima. Efficacia et sumptus harum cellularum imprimis a processu fabricationis afficiuntur, qui gradus ut fusionem lingotum, sectionem lamellarum, diffusionem, texturationem, impressionem serigraphicam, et sinterizationem comprehendit. Cellulae solares per hunc processum conventionalem productae typice efficientiam conversionis photoelectricae 16-18% assequuntur.
Cellulae solares silicii monocrystallini maximam efficientiam conversionis habent, sed etiam carissimae sunt. Cellulae solares silicii polycrystallini bonam sumptuum reductionem offerunt per fabricationem directam massarum silicii quadratarum magnarum magnitudinis, quae ad productionem magnam aptae sunt. Hic processus simplicior est, energiam conservat, materiam silicii conservat, et qualitatem materiae inferiorem requirit.
Sumptus cellularum solarium minuere per duas rationes principales effici potest: consumptionem materiae minuendo (e.g., crassitudinem laminae silicii reducendo) et efficientiam conversionis augendo. Methodi ad efficientiam augendam includunt absorptionem lucis augendam (e.g., texturam superficiei, obductionem antireflectantem, latitudinem electrodi anterioris reducendo), recombinationem vectorum photogeneratorum reducendo (e.g., passivationem emitteris), et resistentiam minuendo (e.g., dopationem localizatam, technologiam campi superficiei posterioris).
Maxima efficientia conversionis pro cellulis solaribus silicii monocrystallini notata est 24.7%, a cellula solari structurae PERL ab Universitate Novae Cambriae Australis consecuta. Inter praecipuas proprietates technologicas sunt humilis concentratio dopandi phosphori in superficie silicii ad recombinationem superficialem reducendam, magna diffusio concentrationis sub electrodis superficiei anterioris et posterioris ad bonos contactus ohmicos formandos, et usus photolithographiae ad angustandos electrodos superficiei anterioris, augendo aream absorptionis lucis. Attamen, haec technologia nondum industrialisata est.
Aliae rationes ad efficientiam augendam includunt cellulas texturatas sulcatas in superficie a BP Solar et technologiam contactus posterioris (EWT). Prior efficientiam 18.3% per sulcationem lasericam assequitur, quae latitudinem electrodorum anteriorum minuit et absorptionem lucis auget. Posteriora efficientiam 21.3% assequitur per electrodos anteriores ad tergum adducendos, aream absorptionis lucis augens.
Cellulae Solares Tenuis Pelliculae
Cum cellulae solares silicii crystallini propter magnam efficientiam dominentur, sumptus earum insigniter reducere difficile est propter pretium altum materiae silicii. Cellulae solares tenui pelliculae, quae minus materiae utuntur, ut alternativa sumptibus parcissima exstiterunt. Genera principalia cellularum tenui pelliculae includunt cellulas tenui pelliculae silicii fundatas, cellulas cadmii telluridi (CdTe), et cellulas cupri indii gallii selenidi (CIGS).
Cellulae tenues pelliculae silicii fundatae tantum duo micrometra crassae sunt, circiter 1.5% materiae silicii necessariae pro cellulis silicii crystallinis utentes. Pro numero iunctionum PN, hae cellulae possunt esse iunctionis singularis, iunctionis duplicis, vel iunctionis multiplicis, quarum unaquaeque capaces est diversas longitudines undarum solaris absorbere. Maxima efficacia cellularum iunctionis singularis est circiter 7%, dum cellulae iunctionis duplicis 10% attingere possunt.
Cellulae tenues CdTe propter bonas proprietates absorptionis lucis efficientiam maiorem (usque ad 12%) offerunt. Attamen natura carcinogenica cadmii et limitatae reservae naturales tellurii difficultates progressionis diuturnae ponunt.
Cellulae tenues CIGS futurum technologiae tenuium pellicularum altae efficientiae habentur. Processu fabricationis adaptato, absorptio lucis earum augeri potest, quod ad maiores efficientias conversionis ducit. Hodie, efficientiae laboratorium 20.1% attingunt, dum producta commercialia 13-14% consequuntur, quod eas inter cellulas tenues pellicularum efficacissimas reddit.
Cellulae Tertiae Generationis
Theoretice, cellulae tertiae generationis altas efficientias conversionis consequi possunt. Praeter HCPV, pleraeque adhuc in stadio investigationis sunt. Cellulae HCPV typice materias semiconductorias III-V utuntur, quae maiorem resistentiam caloris habent et altam efficientiam conversionis sub illuminatione magna servant. Structurae multi-iunctionis his cellulis permittunt ut spectrum solare arcte congruant, cum efficientiis theoreticis usque ad 68%. Productio commercialis efficientias supra 40% consequi potest.
Cellulae solares in modulos includuntur, et earum usus a proprietatibus et postulatis mercatus pendent. Primae applicationes stationes bases communicationis et satellites comprehendebant, postea ad areas residentiales sicut tecta solaria expandentes. In his condicionibus, areae installationis limitatae et necessitates altae densitatis energiae modulos silicii crystallini favebant. Cum evolutione magnarum stationum energiae solaris et photovoltaicarum in aedificiis integratarum (BIPV), rationes sumptuum ad maiores applicationes cellularum tenuium pellicularum duxerunt. Conditiones ambientales et climaticae etiam adoptionem technologiarum diversarum influunt.
Applicationes Technologiae Solaris Photovoltaicae
Conversio radiationis solaris in electricitatem utilem systema solare photovoltaicum completum requirit. Cellulae solares photovoltaicae fundamentum huius systematis formant, quod etiam inversores, pilas, systemata monitoria, et systemata distributionis comprehendit.
Classificatio et Compositio Systematis PV
Systema solaris photovoltaica vel extra retia vel reti connexa classificantur. Systema extra retia vel singularia vel hybrida esse possunt.
Systema singularia typice in locis remotis, stationibus communicationis, et luminibus viariis solaris adhibentur, omnino energia solari innitentes. Includunt modulos solares, inversores, moderatores, pilas, systemata distributionis, et tutelam contra fulmina. Pilae et moderatores sumptum et diuturnitatem systematis significanter afficiunt. Systema hybrida energiam solarem cum aliis fontibus, ut generatoribus diesel vel turbinis venti, coniungunt.
Systema reti electrica conexa, quae vulgo pro tectis solaribus et magnis stationibus electricis photovoltaicis adhibentur, apparatum repositionis non requirunt, sumptus reducentes. Haec systemata modulos solares, inversores, systemata distributionis, praesidium contra fulmina, et systemata monitoria comprehendunt. Hodie, systemata reti electrica conexa octoginta centesimas omnium applicationum solarium constituunt.
Aliae Technologiae Generationis Energiae Photovoltaicae
Praeter technologiam cellularum solarium photovoltaicarum (PV), technologia inverterum, integratio retiaculi, accumulatio, et monitorium intelligente essentiales sunt systematibus generationis energiae photovoltaicae:
Potentia emissa cellularum solarium variat cum intensitate radiationis solaris, intermitentiam efficiens. Integratio retis magnae scalae reti afficere potest, ita ut moderatio retis et protectio insularum necessariae sint.
Energia e modulo solari emissa est cursus continuus (DC), conversionem altae qualitatis ad cursum alternantem (AC) per inverteres requiriens.
Potentia moduli exitus a factoribus ut temperatura et umbra affici potest, quae systema monitorium et systemata alarmis necessitant.
Technologia moderationis remotae maximi momenti est pro stationibus electricitatis photovoltaicae in regionibus remotis.
Sina in productione modulorum solarium qualitate et magnitudine praevalet. Inter areas magni lucri intra catenam industrialem sunt purificatio silicii, inversores, systemata monitoria, et fabricatio apparatuum photovoltaicorum. Pericula in his areis maximi momenti assequi est negotium industriae photovoltaicae Sinensis.
Status Praesens et Spes Futurae Generationis Energiae Solaris Photovoltaicae
Ob sumptus altos, generatio energiae solaris photovoltaicae (PV) non magnum progressum vidit usque ad finem saeculi proximi. Ingressus saeculo XXI, cum efficacia aucta et sumptibus celeriter decrescentibus, generatio energiae solaris PV celeriter incrementum experta est, cum capacitate installata quotannis crescente. Capacitas installata globalis annua ab 1.4 GW anno 2000 ad 22.8 GW anno 2009 crevit. Nationes Europaeae sicut Germania, Italia et Hispania mercatus maiores sunt, cum Unio Europaea partem energiae solaris ad 12% totius copiae electricitatis augere consilium capiat ante annum 2020. Nationes progredientes sicut Sina et India etiam consilia progressionis solaris inceperunt. Ultra stationes baseos communicationis, tecta solaria et centrales energiae PV, generatio energiae solaris PV nunc late in variis machinis mobilibus adhibetur.
Technologia solaris photovoltaica, ut fons energiae supplementarius et alternativus, celeriter progreditur, sumptibus generationis decrescentibus. Progressu technologico continuo, energia solaris, ut fons purus et renovabilis, parata est ut fons energiae clavis pro progressu sustinabili fiat.
