Дэлхийн эрчим хүчний шилжилтийн нөхцөлд цэвэр, сэргээгдэх эрчим хүчний технологи болох фотоволтайк цахилгаан үйлдвэрлэл нь эрчим хүчний салбарт аажмаар чухал хүчин зүйл болж байна. Энэхүү өгүүлэлд бид фотоволтайк цахилгаан үйлдвэрлэх технологийн зарчим, системийн бүрэлдэхүүн хэсэг, хэрэглээний чиглэл болон ирээдүйн хөгжлийн чиг хандлагын талаар гүнзгий авч үзэх болно.
Нэгдүгээрт, фотоволтайк цахилгаан үйлдвэрлэх зарчим
Фотоволтайк цахилгаан үүсгүүр нь фотоволтайк эффект дээр суурилдаг, өөрөөр хэлбэл нарны гэрэл хагас дамжуулагч материалыг цацрагаар цацруулж, фотонууд нь материалын электронуудтай харилцан үйлчилж, улмаар электронууд гадагшлах хангалттай энерги авч, фотоволтайк гүйдэл үүсгэдэг. Фотоволтайк цахилгаан үүсгүүрийн гол бүрэлдэхүүн хэсэг нь фотоволтайк элемент бөгөөд энэ нь ихэвчлэн p хэлбэрийн хагас дамжуулагч (илүү олон нүхтэй) ба n хэлбэрийн хагас дамжуулагч (илүү олон чөлөөт электронтой) гэх мэт өөр өөр төрлийн хагас дамжуулагч материалын хоёр давхаргаас бүрддэг. Гэрлийн дор фотонууд шингээгдэж, электрон-нүхний хосууд ялгардаг. Хагас дамжуулагчийн цахилгаан орны улмаас электрон ба нүхнүүд нь pn уулзварын хоёр талд тусгаарлагдаж, потенциалын зөрүү болон цахилгаан гүйдэл үүсч, нарны энергийг цахилгаан болгон шууд хувиргадаг. Фотоволтайк эсийн эрчим хүч үйлдвэрлэх үр ашгийг дээшлүүлэхийн тулд фотоволтайк эс үйлдвэрлэхэд поликристалл цахиур, монокристалл цахиур, аморф цахиур болон бусад өөр өөр материалыг ашигладаг боловч гэрлийн шингээлт болон электрон цуглуулах үр ашгийг сайжруулахын тулд олон үе шаттай холболтын технологи, оптик баяжуулах технологи болон бусад арга хэмжээг ашигладаг.
Хоёрдугаарт, фотоволтайк цахилгаан үйлдвэрлэх системийн найрлага
Нарны хавтан:Нарны энергийг шууд гүйдлийн цахилгаан болгон хувиргах гол хэсэг болох олон нарны зай хураагуураас бүрддэг тул зай хураагуур бүр нь цахиур, фосфор, бор болон бусад хагас дамжуулагч материалаар хийгдсэн байдаг. Нарны гэрэл нарны хавтан дээр тусахад нарны гэрлийг шууд гүйдлийн цахилгаан болгон хувиргаж чаддаг. Өнгө нь ихэвчлэн цэнхэр эсвэл хар байдаг.
Инвертер:Нарны хавтангаар үүсгэгдсэн тогтмол гүйдлийн эрчим хүчийг сүлжээнд оруулах эсвэл цахилгаан ачааллыг шууд ашиглах үндэсний стандартад нийцсэн хувьсах гүйдлийн эрчим хүч болгон хувиргах үүрэгтэй. Инвертер нь ихэвчлэн гэрлийн хяналт, эрчим хүчний хяналт, алдаанаас хамгаалах болон эрчим хүчний хөрвүүлэлтийн тогтвортой байдал, аюулгүй байдлыг хангах бусад функцээр тоноглогдсон байдаг.
Хянагч:Нарны цахилгаан үүсгүүрийн системийг удирдах гол цөм нь нарны хавтан болон батерейны цэнэглэх, цэнэггүйжүүлэх процессыг нарийн хянаж, цахилгаан эрчим хүчний зохистой хуваарилалт, үр ашигтай ашиглалтыг хангахын тулд инвертерийн ажиллагааны төлөвийг бодит цаг хугацаанд хянаж, зохицуулж чаддаг.
Батерейны багц:Үүнийг нарны эрчим хүч үйлдвэрлэх замаар үүссэн цахилгаан эрчим хүчийг хадгалах, нарны хавтан цахилгаан үйлдвэрлэх боломжгүй үед (жишээ нь шөнө, үүлэрхэг өдөр гэх мэт) системийг тасралтгүй, тогтвортой эрчим хүчний хангамжаар хангахад ашигладаг. Нийтлэг батерейны төрөлд хар тугалган хүчлийн батерей, никель-кадми батерей, лити-ион батерей гэх мэт орно.
Тавиур тавих:Нарны хавтангийн тулгуур бүтэц болохын хувьд ихэвчлэн хөнгөн цагаан хайлш, зэвэрдэггүй ган болон бусад материалаар хийгдсэн бөгөөд салхины эсэргүүцэл, цочролын эсэргүүцэл, зэврэлтээс хамгаалах болон бусад шинж чанартай тул янз бүрийн хатуу ширүүн орчинд тогтвортой ажиллах боломжийг олгодог. Бэхэлгээний байршлыг ихэвчлэн барилгын дээвэр, хана, зогсоол гэх мэт дээр сонгодог бөгөөд энэ нь сайн ачаалал даах чадвартай, тогтвортой байх шаардлагатай.
Кабелиуд:PV системд кабелийг цахилгаан дамжуулах, дохио дамжуулах, алсын хяналтын төхөөрөмжийг холбоход ашигладаг. Кабелийг ихэвчлэн зэс эсвэл хөнгөн цагаанаар хийдэг, сайн дамжуулах чадвартай, өндөр температурт тэсвэртэй бөгөөд цахилгааны аюулгүй байдал, найдвартай байдлыг хангахын тулд цахилгааны техникийн үзүүлэлтүүдийн дагуу хатуу суурилуулах шаардлагатай.
Гуравдугаарт, фотоволтайк цахилгаан үүсгүүрийн хэрэглээний чиглэлүүд
Дээврийн фотоволтайк цахилгаан үйлдвэрлэх систем:Нарны эрчим хүчийг цахилгаан болгон хувиргаж, барилга дотор ашиглахын тулд барилгын дээвэр дээр нарны хавтанг суурилуулдаг. Энэхүү хэрэглээ нь орон сууц, арилжааны барилга, үйлдвэрийн үйлдвэр гэх мэт бүх төрлийн барилгад хамаарна. Энэ нь зөвхөн эрчим хүчний зардлыг бууруулаад зогсохгүй уламжлалт эрчим хүчний эх үүсвэрээс хамаарлыг бууруулж, ногоон эрчим хүчний хэмнэлтийг бий болгоход тусалдаг.
Нийтийн байгууламж болон хотын төслүүд:Эдгээр төслүүдийг найдвартай эрчим хүчээр хангахын тулд олон нийтийн барилга байгууламж, замын гэрэлтүүлэг, замын дохио болон бусад олон нийтийн байгууламж, хотын төслүүдэд өргөн хэрэглэгддэг. Зарим бүс нутагт засгийн газар олон нийтийн салбарт фотоэлектрик цахилгаан үүсгүүрийг ашиглах, хөгжүүлэхийг цаашид дэмжих зорилгоор хэд хэдэн урамшууллын бодлогыг нэвтрүүлсэн.
Тархсан цахилгаан үйлдвэрлэл:Хуваагдсан нарны эрчим хүч үйлдвэрлэх систем нь цахилгаан хангамжийн хэрэглэгчийн талд төвлөрсөн бус, тогтмол гүйдлийн хүчийг инвертерээр дамжуулан хувьсах гүйдлийн хүч болгон хувиргаж, дараа нь орон нутгийн эрчим хүчний системд холбогдож, өөрийгөө хангах буюу сүлжээнд холбогдсон эрчим хүчний хангамжийг бий болгодог нарны эрчим хүч үйлдвэрлэх систем юм. Энэ төрлийн цахилгаан үйлдвэрлэл нь нарны эрчим хүчний станцыг орон нутаг, үйлдвэрлэлийн бүс гэх мэттэй холбож, илүү уян хатан эрчим хүчний хангамжийг бий болгож, эрчим хүчний дамжуулах үйл явцын алдагдлыг үр дүнтэй бууруулах боломжтой.
Төвлөрсөн фотоволтайк цахилгаан үүсгүүр:Төвлөрсөн фотоволтайк цахилгаан үйлдвэрлэх системийг нарны эрчим хүчний сүлжээнд шууд холбож болох бөгөөд сүлжээний нэгдсэн цахилгаан хангамжийн тохиргоо нь нэг чиглэлт солилцооны төрөлд хамаарна. Төвлөрсөн том, дунд оврын сүлжээнд холбогдсон фотоволтайк цахилгаан станц нь голчлон том хүчин чадал, сүлжээний өндөр хүчдэлийн түвшин, үйлдвэрлэсэн эрчим хүчийг сүлжээнд шууд дамжуулж, сүлжээнд нэгдсэн цахилгаан хангамжийг хэрэглэгчдэд хүргэдэг гэдгээрээ онцлог юм. Том хэмжээтэй тул тэдгээрийг ихэвчлэн цөл, онгон зэлүүд газар гэх мэт өргөн уудам орон зайд барих шаардлагатай болдог. Барилга угсралт нь их хэмжээний хөрөнгө оруулалт, газрын нөөц шаарддаг ч цар хүрээний давуу тал нь цахилгаан эрчим хүчний үйлдвэрлэлийн өндөр үр ашиг, зардлын үр ашгийг олж авах боломжийг олгодог.
Дөрөвдүгээрт, фотоэлектрик цахилгаан үйлдвэрлэх технологийн ирээдүйн хөгжлийн чиг хандлага
Фотоволтайк материалын инноваци ба нээлтүүд:Материалын шинжлэх ухааны тасралтгүй дэвшлийн хамт халькогенидын материал, органик-органик бус эрлийз материал зэрэг шинэ фотоэлектрик материалууд гарч ирсээр байна. Эдгээр материалууд нь фотоэлектрик хувиргалтын өндөр үр ашигтай, бага өртөгтэй бөгөөд фотоэлектрик технологийн цаашдын хөгжлийг хөдөлгөх гол хүчин зүйл болно гэж найдаж байна.
PV эсийн бүтэц, дизайныг тасралтгүй оновчлох:Судлаачид эсийн бүтэц, гадаргуугийн морфологи, оптик шинж чанарыг гүнзгийрүүлэн судалж, оновчтой болгосноор PV эсийн хувиргалтын үр ашиг, тогтвортой байдлыг цаашид сайжруулах болно. Жишээлбэл, нано бүтцийн дизайн, гэрэл барих бүтэц зэрэг дэвшилтэт технологийг ашиглах нь PV эсийн нарны гэрлийг шингээж, ашиглах үр ашгийг үр дүнтэйгээр сайжруулж чадна.
Фотоволтайк системийн интеграци ба ухаалаг хөгжил:Ирээдүйд эрчим хүчний үр ашигтай хэрэглээ болон харилцан нөхөлтийг бий болгохын тулд фотоволтайк эсүүдийг бусад эрчим хүчний системүүдтэй (жишээ нь, салхины эрчим хүч, эрчим хүчний хадгалалт гэх мэт) нэгтгэх нь чухал чиг хандлага болох болно. Үүний зэрэгцээ, Эд зүйлсийн интернет, том өгөгдлийн шинжилгээ болон бусад ухаалаг технологийн тусламжтайгаар PV системийн бодит цагийн хяналт, оновчлолыг хэрэгжүүлж, системийн үйл ажиллагааны үр ашиг, найдвартай байдлыг сайжруулах болно.
PV технологи болон барилга байгууламжийн гүнзгий интеграци:Барилга бол эрчим хүчний хэрэглээний гол салбаруудын нэг бөгөөд нэгдсэн фотоволтайк (BIPV) барих нь ирээдүйд хөгжлийн чухал чиглэл болох болно. Фотоволтайк эсүүдийг барилгын гадна хана, дээвэрт нэгтгэснээр барилгуудад цэвэр эрчим хүч өгөхөөс гадна барилгын гадаад төрх байдал, эрчим хүч хэмнэх гүйцэтгэлийг үр дүнтэй сайжруулж, барилга байгууламж болон эрчим хүчний төгс нэгдлийг бий болгоно.
Дэлхийн хэмжээний сурталчилгаа ба хамтын ажиллагаа:Гэрлийн технологийн ирээдүйн хөгжилд дэлхий даяар сурталчлах, хамтын ажиллагаа чухал үүрэгтэй. Олон улсын хамтын ажиллагааг бэхжүүлэх, судалгааны үр дүн, техникийн туршлагаа хуваалцах нь гэрэл цахилгаан технологийн хурдацтай хөгжил, өргөн тархалтыг хурдасгах боломжтой. Үүний зэрэгцээ засгийн газрууд гэрэл цахилгаан технологийн салбарыг дэмжихээ нэмэгдүүлж, гэрэл цахилгаан технологийг сурталчлах, хэрэглэх таатай орчин, нөхцлийг бүрдүүлэхийн тулд зохистой бодлого, дүрэм журмыг боловсруулах хэрэгтэй.
Эцэст нь хэлэхэд, цэвэр, сэргээгдэх, бохирдолгүй болон бусад чухал давуу талуудтай фотоволтайк цахилгаан үйлдвэрлэх технологи нь эрчим хүчний салбарт хөгжлийн асар их боломжийг харуулсан. Технологийн тасралтгүй дэвшил, шинэчлэлийн хамт фотоволтайк цахилгаан үйлдвэрлэх технологи нь ирээдүйн эрчим хүчний бүтцэд илүү чухал байр суурь эзэлж, дэлхийн тогтвортой эрчим хүчний хөгжилд эерэг хувь нэмэр оруулах болно.
