Pangwangunan Téhnologi Fotovoltaik Surya

Kalayan kamajuan téknologi sareng skala industri, biaya pembangkit listrik fotovoltaik (PV) terus turun, nempatkeun éta salaku sumber énergi anu penting pikeun pangwangunan anu lestari di masa depan.

Komponen Kunci Téhnologi Fotovoltaik
Komponen inti téknologi pembangkit listrik PV nyaéta sél PV surya. Évolusi sél PV surya tiasa dikategorikeun kana tilu generasi. Generasi kahiji diwangun ku sél surya basis silikon; generasi kadua ngawengku sél surya film ipis; sareng generasi katilu ngawengku téknologi énggal sapertos sél fotovoltaik konsentrasi tinggi (HCPV), sél surya organik, sél surya fléksibel, sareng sél surya anu disensitisasi ku pewarna. Ayeuna, sél surya basis silikon ngadominasi pasar, sedengkeun sél film ipis laun-laun kéngingkeun pangsa pasar. Kaseueuran sél generasi katilu, kecuali HCPV, masih dina tahap panalungtikan.

Sél Surya Basis Silikon

Di antara sél surya anu basisna silikon, téknologi silikon monokristalin nyaéta anu paling maju. Efisiensi sareng biaya sél ieu utamina dipangaruhan ku prosés manufaktur, anu kalebet léngkah-léngkah sapertos tuang ingot, ngiris wafer, difusi, tékstur, sablon, sareng sintering. Sél surya anu dihasilkeun ngaliwatan prosés konvensional ieu biasana ngahontal efisiensi konvérsi fotolistrik 16-18%.

Sél surya silikon monokristalin gaduh efisiensi konvérsi pangluhurna tapi ogé anu paling mahal. Sél surya silikon polikristalin nawiskeun pangurangan biaya anu saé ku cara langsung ngadamel ingot silikon pasagi ukuran ageung anu cocog pikeun produksi massal. Prosés ieu langkung saderhana, ngahémat daya, ngahémat bahan silikon, sareng meryogikeun kualitas bahan anu langkung handap.

Ngurangan biaya sél surya tiasa kahontal ngalangkungan dua strategi utama: ngirangan konsumsi bahan (contona, ngirangan ketebalan wafer silikon) sareng ningkatkeun efisiensi konvérsi. Métode pikeun ningkatkeun efisiensi kalebet ningkatkeun panyerepan cahaya (contona, tékstur permukaan, palapis anti-réfléksi, ngirangan lébar éléktroda payun), ngirangan rekombinasi pamawa fotogenerasi (contona, pasivasi emitor), sareng ngaminimalkeun résistansi (contona, doping lokal, téknologi medan permukaan tukang).

Efisiensi konvérsi pangluhurna anu kacatet pikeun sél surya silikon monokristalin nyaéta 24,7%, anu kahontal ku sél surya struktur PERL ti Universitas New South Wales. Fitur téknologi konci kalebet konsentrasi doping fosfor anu handap dina permukaan silikon pikeun ngirangan rekombinasi permukaan, difusi konsentrasi anu luhur dina éléktroda permukaan hareup sareng tukang pikeun ngabentuk kontak ohmik anu saé, sareng panggunaan fotolitografi pikeun ngaheureutan éléktroda permukaan hareup, ningkatkeun daérah panyerepan cahaya. Nanging, téknologi ieu tacan diindustrialisasi.

Téhnik séjén pikeun ningkatkeun efisiensi kalebet sél tékstur alur permukaan BP Solar sareng téknologi kontak tukang (EWT). Anu kahiji ngahontal efisiensi 18,3% ngalangkungan alur laser, anu ngirangan lébar éléktroda payun sareng ningkatkeun panyerepan cahaya. Anu kadua ngahontal efisiensi 21,3% ku cara mawa éléktroda payun ka tukang, ningkatkeun daérah anu nyerep cahaya.

Sél Surya Film Ipis

Sanaos sél surya silikon kristalin dominan kusabab efisiensi anu luhur, ngirangan biaya sacara signifikan mangrupikeun tantangan kusabab harga bahan silikon anu mahal. Sél surya pilem ipis, anu nganggo bahan anu langkung sakedik, parantos muncul salaku alternatif anu hemat biaya. Jenis utama sél pilem ipis kalebet sél pilem ipis berbasis silikon, sél kadmium telluride (CdTe), sareng sél tambaga indium gallium selenide (CIGS).

Sél pilem ipis basis silikon ngan kandelna 2 mikrométer, ngagunakeun sakitar 1,5% tina bahan silikon anu diperyogikeun pikeun sél silikon kristalin. Gumantung kana jumlah sambungan PN, sél-sél ieu tiasa janten sambungan tunggal, sambungan ganda, atanapi sambungan multi, anu masing-masing sanggup nyerep panjang gelombang sinar panonpoé anu béda. Efisiensi pangluhurna pikeun sél sambungan tunggal nyaéta sakitar 7%, sedengkeun sél sambungan ganda tiasa ngahontal 10%.

Sél pilem ipis CdTe nawiskeun efisiensi anu langkung luhur (dugi ka 12%) kusabab sipat nyerep cahaya anu saé. Nanging, sifat karsinogenik kadmium sareng cadangan alam telurium anu terbatas nyababkeun tantangan pamekaran jangka panjang.

Sél pilem ipis CIGS dianggap masa depan téknologi pilem ipis efisiensi tinggi. Ku cara nyaluyukeun prosés manufaktur, panyerepan cahayana tiasa ningkat, anu ngarah kana efisiensi konvérsi anu langkung luhur. Ayeuna, efisiensi laboratorium ngahontal 20,1%, sedengkeun produk komérsial ngahontal 13-14%, jantenkeun éta anu paling efisien di antara sél pilem ipis.

Sél Generasi Katilu

Sacara téoritis, sél generasi katilu tiasa ngahontal efisiensi konvérsi anu luhur. Iwal HCPV, kalolobaanana masih dina tahap panalungtikan. Sél HCPV biasana nganggo bahan semikonduktor III-V, anu gaduh résistansi panas anu langkung luhur sareng ngajaga efisiensi konvérsi anu luhur dina katerangan anu luhur. Struktur multi-junction ngamungkinkeun sél ieu cocog sareng spéktrum surya, kalayan efisiensi téoritis dugi ka 68%. Produksi komérsial tiasa ngahontal efisiensi di luhur 40%.

Sél surya dienkapsulasi kana modul, sareng aplikasi na gumantung kana karakteristik sareng paménta pasar. Aplikasi awal kalebet stasiun pangkalan komunikasi sareng satelit, engkéna dilegaan ka daérah padumukan sapertos hateup surya. Dina skénario ieu, daérah pamasangan anu terbatas sareng kabutuhan kapadetan énergi anu luhur langkung milih modul silikon kristalin. Kalayan pamekaran pembangkit listrik tenaga surya skala ageung sareng fotovoltaik anu terintegrasi kana gedong (BIPV), pertimbangan biaya parantos nyababkeun ningkatna aplikasi sél pilem ipis. Kaayaan lingkungan sareng iklim ogé mangaruhan panggunaan téknologi anu béda.

Aplikasi Téhnologi Fotovoltaik Surya

Ngarobah radiasi panonpoé jadi listrik anu bisa dipaké merlukeun sistem PV surya anu lengkep. Sél PV surya ngawangun pondasi sistem ieu, anu ogé ngawengku inverter, batré, sistem monitoring, sareng sistem distribusi.

Klasifikasi sareng Komposisi Sistem PV

Sistem PV surya digolongkeun kana off-grid atanapi grid-tied. Sistem off-grid tiasa mandiri atanapi hibrida.

Sistem mandiri biasana dianggo di daérah terpencil, stasiun pangkalan komunikasi, sareng lampu jalan surya, anu ngandelkeun sapinuhna énergi surya. Éta kalebet modul surya, inverter, pangontrol, batré, sistem distribusi, sareng panyalindungan kilat. Batré sareng pangontrol mangaruhan sacara signifikan biaya sareng umur sistem. Sistem hibrida ngagabungkeun énergi surya sareng sumber sanés sapertos generator solar atanapi turbin angin.

Sistem grid-tied, anu umumna dianggo pikeun hateup surya sareng pembangkit listrik PV skala ageung, henteu meryogikeun alat panyimpenan, anu ngirangan biaya. Sistem ieu kalebet modul surya, inverter, sistem distribusi, panangtayungan kilat, sareng sistem monitoring. Ayeuna, sistem grid-tied nyumbang 80% tina sadaya aplikasi surya.

Téhnologi Pembangkit Listrik PV Sanésna

Salian ti téknologi sél PV surya, téknologi inverter, integrasi grid, panyimpenan, sareng pemantauan cerdas penting pisan pikeun sistem pembangkit listrik PV:

Daya kaluaran sél surya rupa-rupa gumantung kana inténsitas radiasi panonpoé, ngabalukarkeun intermitténsi. Integrasi grid skala ageung tiasa mangaruhan grid, ngajantenkeun kontrol grid sareng panyalindungan pulo penting.
Kaluaran modul surya nyaéta arus searah (DC), anu meryogikeun konvérsi kualitas luhur ka arus bolak-balik (AC) via inverter.
Kaluaran daya modul tiasa kapangaruhan ku faktor-faktor sapertos suhu sareng bayangan, anu meryogikeun pangawasan sistem sareng sistem alarm.
Téhnologi kadali jarak jauh penting pisan pikeun pembangkit listrik PV di daérah terpencil.
Cina mingpin dina produksi modul surya dina hal kualitas sareng skala. Widang anu nguntungkeun pisan dina ranté industri kalebet pemurnian silikon, inverter, sistem monitoring, sareng manufaktur peralatan PV. Ngahontal kamajuan dina widang konci ieu mangrupikeun tantangan pikeun industri PV Cina.

Status Ayeuna sareng Prospek Kahareup Pembangkit Listrik Tenaga Surya PV