சூரிய ஒளிமின்னழுத்த தொழில்நுட்பத்தின் வளர்ச்சி

தொழில்நுட்ப முன்னேற்றங்கள் மற்றும் தொழில்துறை விரிவாக்கத்தால், ஒளிமின்னழுத்த (PV) மின் உற்பத்தியின் செலவு தொடர்ந்து குறைந்து வருவதால், இது எதிர்காலத்தில் நிலையான வளர்ச்சிக்கான ஒரு முக்கிய ஆற்றல் ஆதாரமாகத் திகழ்கிறது.

ஒளிமின்னழுத்த தொழில்நுட்பத்தின் முக்கிய கூறுகள்
ஒளிமின்னழுத்த மின் உற்பத்தி தொழில்நுட்பத்தின் முக்கிய கூறு சூரிய ஒளிமின்னழுத்த மின்கலம் ஆகும். சூரிய ஒளிமின்னழுத்த மின்கலங்களின் பரிணாம வளர்ச்சியை மூன்று தலைமுறைகளாக வகைப்படுத்தலாம். முதல் தலைமுறையில் சிலிக்கான் அடிப்படையிலான சூரிய மின்கலங்கள் உள்ளன; இரண்டாம் தலைமுறையில் மென்படல சூரிய மின்கலங்கள் அடங்கும்; மற்றும் மூன்றாம் தலைமுறையில் உயர் செறிவு ஒளிமின்னழுத்த (HCPV) மின்கலங்கள், கரிம சூரிய மின்கலங்கள், நெகிழ்வு சூரிய மின்கலங்கள், மற்றும் சாயத்தால் உணர்திறன் பெற்ற சூரிய மின்கலங்கள் போன்ற புதிய தொழில்நுட்பங்கள் அடங்கியுள்ளன. தற்போது, ​​சிலிக்கான் அடிப்படையிலான சூரிய மின்கலங்கள் சந்தையில் ஆதிக்கம் செலுத்துகின்றன, அதே நேரத்தில் மென்படல மின்கலங்கள் படிப்படியாக சந்தைப் பங்கைப் பெற்று வருகின்றன. HCPV-ஐத் தவிர, பெரும்பாலான மூன்றாம் தலைமுறை மின்கலங்கள் இன்னும் ஆராய்ச்சிக் கட்டத்திலேயே உள்ளன.

சிலிக்கான் அடிப்படையிலான சூரிய மின்கலங்கள்

சிலிக்கான் அடிப்படையிலான சூரிய மின்கலங்களில், ஒற்றைப்படிக சிலிக்கான் தொழில்நுட்பமே மிகவும் முதிர்ச்சியடைந்ததாகும். இந்த மின்கலங்களின் செயல்திறன் மற்றும் விலை ஆகியவை முதன்மையாக உற்பத்தி செயல்முறையால் பாதிக்கப்படுகின்றன. இந்த செயல்முறையில், உலோகக் கட்டி வார்ப்பு, சிலிக்கான் தகடு வெட்டுதல், பரவல், மேற்பரப்பு வடிவமைப்பு, திரை அச்சிடுதல் மற்றும் உருகுதல் போன்ற படிநிலைகள் அடங்கும். இந்த வழக்கமான செயல்முறையின் மூலம் உற்பத்தி செய்யப்படும் சூரிய மின்கலங்கள், பொதுவாக 16-18% ஒளிமின் மாற்ற செயல்திறனை அடைகின்றன.

ஒற்றைப்படிக சிலிக்கான் சூரிய மின்கலங்கள் மிக உயர்ந்த மாற்றத் திறனைக் கொண்டுள்ளன, ஆனால் அவையே மிகவும் விலை உயர்ந்தவையாகவும் இருக்கின்றன. பலபடிக சிலிக்கான் சூரிய மின்கலங்கள், பெருமளவு உற்பத்திக்கு ஏற்ற பெரிய அளவிலான சதுர சிலிக்கான் கட்டிகளை நேரடியாகத் தயாரிப்பதன் மூலம், நல்ல செலவுக் குறைப்பை வழங்குகின்றன. இந்த செயல்முறை எளிமையானது, மின்சாரத்தைச் சேமிக்கிறது, சிலிக்கான் மூலப்பொருளைப் பாதுகாக்கிறது, மேலும் குறைந்த தரத்திலான மூலப்பொருளே தேவைப்படுகிறது.

சூரிய மின்கலங்களின் விலையை இரண்டு முக்கிய உத்திகள் மூலம் குறைக்கலாம்: மூலப்பொருள் நுகர்வைக் குறைத்தல் (எ.கா., சிலிக்கான் தகட்டின் தடிமனைக் குறைத்தல்) மற்றும் மாற்றும் திறனை அதிகரித்தல். திறனை மேம்படுத்துவதற்கான முறைகளில் ஒளி உறிஞ்சுதலை அதிகரித்தல் (எ.கா., மேற்பரப்பு இழையமைப்பு, எதிரொளிப்புத் தடுப்புப் பூச்சு, முன் மின்முனையின் அகலத்தைக் குறைத்தல்), ஒளியால் உருவாக்கப்பட்ட கடத்திகளின் மறுசேர்க்கையைக் குறைத்தல் (எ.கா., உமிழ்ப்பி செயலற்றதாக்குதல்), மற்றும் மின்தடையைக் குறைத்தல் (எ.கா., குறிப்பிட்ட இடத்தில் கலத்தல், பின் மேற்பரப்புப் புலத் தொழில்நுட்பம்) ஆகியவை அடங்கும்.

ஒற்றைப்படிக சிலிக்கான் சூரிய மின்கலங்களுக்கான மிக உயர்ந்த பதிவு செய்யப்பட்ட மாற்றத் திறன் 24.7% ஆகும், இது நியூ சவுத் வேல்ஸ் பல்கலைக்கழகத்தின் PERL கட்டமைப்பு சூரிய மின்கலத்தால் அடையப்பட்டது. முக்கிய தொழில்நுட்ப அம்சங்களில், மேற்பரப்பு மறுசேர்க்கையைக் குறைக்க சிலிக்கான் மேற்பரப்பில் குறைந்த பாஸ்பரஸ் கலப்புச் செறிவு, நல்ல ஓமிக் தொடர்புகளை உருவாக்க முன் மற்றும் பின் மேற்பரப்பு மின்முனைகளின் கீழ் அதிக செறிவு பரவல், மற்றும் ஒளி உறிஞ்சும் பகுதியை அதிகரிக்க முன் மேற்பரப்பு மின்முனைகளைக் குறுகலாக்க ஒளிக்கற்கல் அச்சிடல் (photolithography) பயன்பாடு ஆகியவை அடங்கும். இருப்பினும், இந்த தொழில்நுட்பம் இன்னும் தொழில்மயமாக்கப்படவில்லை.

செயல்திறனை மேம்படுத்துவதற்கான பிற நுட்பங்களில், பிபி சோலாரின் மேற்பரப்பு பள்ளம் கொண்ட இழையமைப்பு செல்கள் மற்றும் பின்-தொடர்பு (EWT) தொழில்நுட்பம் ஆகியவை அடங்கும். முந்தையது, லேசர் பள்ளமிடுதல் மூலம் 18.3% செயல்திறனை அடைகிறது; இது முன் மின்முனைகளின் அகலத்தைக் குறைத்து, ஒளி உறிஞ்சுதலை அதிகரிக்கிறது. பிந்தையது, முன் மின்முனைகளைப் பின்புறத்திற்குக் கொண்டு வருவதன் மூலம், ஒளி உறிஞ்சும் பரப்பளவை அதிகரித்து, 21.3% செயல்திறனை அடைகிறது.

மெல்லிய படல சூரிய மின்கலங்கள்

படிக சிலிக்கான் சூரிய மின்கலங்கள் அவற்றின் அதிக செயல்திறன் காரணமாக ஆதிக்கம் செலுத்தினாலும், சிலிக்கான் மூலப்பொருளின் அதிக விலை காரணமாக அவற்றின் விலையை கணிசமாகக் குறைப்பது சவாலாக உள்ளது. குறைந்த அளவு மூலப்பொருளைப் பயன்படுத்தும் மென்படல சூரிய மின்கலங்கள், செலவு குறைந்த ஒரு மாற்றாக உருவெடுத்துள்ளன. மென்படல மின்கலங்களின் முக்கிய வகைகளில் சிலிக்கான் அடிப்படையிலான மென்படல மின்கலங்கள், காட்மியம் டெல்லூரைடு (CdTe) மின்கலங்கள் மற்றும் காப்பர் இண்டியம் காலியம் செலனைடு (CIGS) மின்கலங்கள் ஆகியவை அடங்கும்.

சிலிக்கான் அடிப்படையிலான மென்படல மின்கலங்கள் வெறும் 2 மைக்ரோமீட்டர் தடிமன் கொண்டவை. இவை, படிக சிலிக்கான் மின்கலங்களுக்குத் தேவைப்படும் சிலிக்கான் பொருளில் சுமார் 1.5%-ஐ மட்டுமே பயன்படுத்துகின்றன. PN சந்திப்புகளின் எண்ணிக்கையைப் பொறுத்து, இந்த மின்கலங்கள் ஒற்றைச் சந்திப்பு, இரட்டைச் சந்திப்பு அல்லது பல சந்திப்பு கொண்டவையாக இருக்கலாம். இவை ஒவ்வொன்றும் சூரிய ஒளியின் வெவ்வேறு அலைநீளங்களை உறிஞ்சும் திறன் கொண்டவை. ஒற்றைச் சந்திப்பு மின்கலங்களின் அதிகபட்ச செயல்திறன் சுமார் 7% ஆகும், அதே சமயம் இரட்டைச் சந்திப்பு மின்கலங்கள் 10% வரை அடைய முடியும்.

CdTe மென்படல மின்கலங்கள், அவற்றின் சிறந்த ஒளி உறிஞ்சும் பண்புகளின் காரணமாக அதிக செயல்திறனை (12% வரை) வழங்குகின்றன. இருப்பினும், காட்மியத்தின் புற்றுநோயை உண்டாக்கும் தன்மையும், டெலூரியத்தின் வரையறுக்கப்பட்ட இயற்கை இருப்புகளும் நீண்டகால வளர்ச்சிச் சவால்களை ஏற்படுத்துகின்றன.

CIGS மென்படல மின்கலங்கள், உயர் செயல்திறன் மென்படலத் தொழில்நுட்பத்தின் எதிர்காலமாகக் கருதப்படுகின்றன. உற்பத்திச் செயல்முறையைச் சரிசெய்வதன் மூலம், அவற்றின் ஒளி உறிஞ்சும் திறனை மேம்படுத்தி, அதிக மாற்றும் செயல்திறனைப் பெற முடியும். தற்போது, ​​ஆய்வக செயல்திறன் 20.1% ஐ எட்டுகிறது, அதேசமயம் வணிகப் பொருட்கள் 13-14% ஐ அடைகின்றன. இதுவே மென்படல மின்கலங்களிலேயே இவற்றை மிகவும் செயல்திறன் மிக்கவையாக ஆக்குகிறது.

மூன்றாம் தலைமுறை செல்கள்

கோட்பாட்டளவில், மூன்றாம் தலைமுறை மின்கலங்களால் உயர் மாற்றத் திறன்களை அடைய முடியும். HCPV-ஐத் தவிர, பெரும்பாலானவை இன்னும் ஆராய்ச்சிக் கட்டத்திலேயே உள்ளன. HCPV மின்கலங்கள் பொதுவாக III-V குறைக்கடத்திப் பொருட்களைப் பயன்படுத்துகின்றன; இவை அதிக வெப்ப எதிர்ப்பைக் கொண்டிருப்பதோடு, அதிக ஒளிச்செறிவின் கீழும் உயர் மாற்றத் திறனைத் தக்கவைத்துக் கொள்கின்றன. பல-சந்திப்பு அமைப்புகள், இந்த மின்கலங்களைச் சூரிய நிறமாலையுடன் நெருக்கமாகப் பொருந்துமாறு செய்கின்றன; இதன் கோட்பாட்டு ரீதியான செயல்திறன் 68% வரை இருக்கும். வணிக ரீதியான உற்பத்தியில் 40%-க்கும் அதிகமான செயல்திறனை அடைய முடியும்.

சூரிய மின்கலங்கள் தொகுதிகளுக்குள் பொதியப்படுகின்றன, மேலும் அவற்றின் பயன்பாடுகள் அவற்றின் பண்புகள் மற்றும் சந்தைத் தேவைகளைப் பொறுத்து அமைகின்றன. ஆரம்பகாலப் பயன்பாடுகளில் தகவல் தொடர்புத் தள நிலையங்கள் மற்றும் செயற்கைக்கோள்கள் அடங்கும், பின்னர் அவை சூரிய மேற்கூரைகள் போன்ற குடியிருப்புப் பகுதிகளுக்கும் விரிவடைந்தன. இந்தச் சூழல்களில், வரையறுக்கப்பட்ட நிறுவல் இடங்கள் மற்றும் அதிக ஆற்றல் அடர்த்தித் தேவைகள் படிக சிலிக்கான் தொகுதிகளுக்குச் சாதகமாக இருந்தன. பெரிய அளவிலான சூரிய மின் நிலையங்கள் மற்றும் கட்டிடத்துடன் ஒருங்கிணைந்த ஒளிமின்னழுத்தங்களின் (BIPV) வளர்ச்சியுடன், செலவுக் கருத்தாய்வுகள் மென்படல மின்கலப் பயன்பாடுகளை அதிகரிக்க வழிவகுத்துள்ளன. சுற்றுச்சூழல் மற்றும் காலநிலை நிலைமைகளும் வெவ்வேறு தொழில்நுட்பங்களை ஏற்றுக்கொள்வதில் செல்வாக்கு செலுத்துகின்றன.

சூரிய ஒளிமின்னழுத்த தொழில்நுட்பத்தின் பயன்பாடுகள்

சூரியக் கதிர்வீச்சைப் பயன்படுத்தக்கூடிய மின்சாரமாக மாற்றுவதற்கு ஒரு முழுமையான சூரிய ஒளிமின்னழுத்த (சோலார் பிவி) அமைப்பு தேவைப்படுகிறது. இன்வெர்ட்டர்கள், மின்கலங்கள், கண்காணிப்பு அமைப்புகள் மற்றும் விநியோக அமைப்புகள் ஆகியவற்றை உள்ளடக்கிய இந்த அமைப்பிற்கு, சூரிய ஒளிமின்னழுத்த செல்கள் அடித்தளமாக அமைகின்றன.

PV அமைப்பு வகைப்பாடு மற்றும் அமைப்பு

சூரிய ஒளிமின்னழுத்த அமைப்புகள் மின்கட்டமைப்புடன் தொடர்பற்றவை அல்லது மின்கட்டமைப்புடன் இணைக்கப்பட்டவை என வகைப்படுத்தப்படுகின்றன. மின்கட்டமைப்புடன் தொடர்பற்ற அமைப்புகள் தனித்து இயங்குபவையாகவோ அல்லது கலப்பின வகையிலோ இருக்கலாம்.

தனித்த அமைப்புகள் பொதுவாக தொலைதூரப் பகுதிகள், தகவல் தொடர்பு அடிப்படை நிலையங்கள் மற்றும் சூரிய தெருவிளக்குகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, இவை முற்றிலும் சூரிய ஆற்றலைச் சார்ந்துள்ளன. அவற்றில் சூரியத் தொகுதிகள், இன்வெர்ட்டர்கள், கட்டுப்படுத்திகள், மின்கலங்கள், விநியோக அமைப்புகள் மற்றும் மின்னல் பாதுகாப்பு ஆகியவை அடங்கும். மின்கலங்களும் கட்டுப்படுத்திகளும் அமைப்பின் செலவு மற்றும் ஆயுட்காலத்தில் குறிப்பிடத்தக்க தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகின்றன. கலப்பின அமைப்புகள் சூரிய ஆற்றலை டீசல் ஜெனரேட்டர்கள் அல்லது காற்றாலை விசையாழிகள் போன்ற பிற மூலங்களுடன் இணைக்கின்றன.

சூரிய மேற்கூரைகள் மற்றும் பெரிய அளவிலான ஒளிமின்னழுத்த (PV) மின் உற்பத்தி நிலையங்களில் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் மின்கட்டமைப்புடன் இணைக்கப்பட்ட அமைப்புகளுக்கு சேமிப்பு உபகரணங்கள் தேவையில்லை, இதனால் செலவுகள் குறைகின்றன. இந்த அமைப்புகளில் சூரியத் தொகுதிகள், இன்வெர்ட்டர்கள், விநியோக அமைப்புகள், மின்னல் பாதுகாப்பு மற்றும் கண்காணிப்பு அமைப்புகள் ஆகியவை அடங்கும். தற்போது, ​​அனைத்து சூரிய ஆற்றல் பயன்பாடுகளிலும் 80% மின்கட்டமைப்புடன் இணைக்கப்பட்ட அமைப்புகளே ஆகும்.

பிற சூரிய மின் உற்பத்தி தொழில்நுட்பங்கள்

சூரிய ஒளிமின்கலத் தொழில்நுட்பம் தவிர, இன்வெர்ட்டர் தொழில்நுட்பம், மின்கட்டமைப்பு ஒருங்கிணைப்பு, சேமிப்பு மற்றும் நுண்ணறிவு கண்காணிப்பு ஆகியவை ஒளிமின் உற்பத்தி அமைப்புகளுக்கு இன்றியமையாதவை ஆகும்:

சூரியக் கதிர்வீச்சின் தீவிரத்தைப் பொறுத்து சூரிய மின்கலத்தின் வெளியீட்டுத் திறன் மாறுபடுவதால், மின் செயல்பாட்டில் தொடர்ச்சியின்மை ஏற்படுகிறது. பெரிய அளவிலான மின்கட்டமைப்பு ஒருங்கிணைப்பு, மின்கட்டமைப்பைப் பாதிக்கக்கூடும் என்பதால், மின்கட்டமைப்புக் கட்டுப்பாடு மற்றும் தனித்தீவுப் பாதுகாப்பு ஆகியவை அவசியமாகின்றன.
சோலார் மாட்யூலின் வெளியீடு நேர் மின்னோட்டமாக (DC) இருப்பதால், அதை இன்வெர்ட்டர்கள் மூலம் உயர்தர மாறு மின்னோட்டமாக (AC) மாற்ற வேண்டியுள்ளது.
வெப்பநிலை மற்றும் நிழல் போன்ற காரணிகளால் தொகுதியின் மின் வெளியீடு பாதிக்கப்படலாம், எனவே அமைப்பு கண்காணிப்பு மற்றும் எச்சரிக்கை அமைப்புகள் அவசியமாகின்றன.
தொலைதூரப் பகுதிகளில் உள்ள சூரிய மின் உற்பத்தி நிலையங்களுக்கு தொலைக்கட்டுப்பாட்டுத் தொழில்நுட்பம் இன்றியமையாதது.
தரம் மற்றும் அளவு ஆகியவற்றின் அடிப்படையில் சூரிய மின்தகடு உற்பத்தியில் சீனா முன்னணியில் உள்ளது. இந்தத் தொழிற் சங்கிலியில் அதிக இலாபம் தரும் துறைகளாக சிலிக்கான் சுத்திகரிப்பு, இன்வெர்ட்டர்கள், கண்காணிப்பு அமைப்புகள் மற்றும் ஒளிமின்னழுத்த உபகரண உற்பத்தி ஆகியவை உள்ளன. இந்த முக்கியத் துறைகளில் திருப்புமுனைகளை அடைவது சீனாவின் ஒளிமின்னழுத்தத் துறைக்கு ஒரு சவாலாக உள்ளது.

சூரிய ஒளி மின் உற்பத்தியின் தற்போதைய நிலை மற்றும் எதிர்கால வாய்ப்புகள்