Tehnologiýanyň ösmegi we senagatyň giňelmegi bilen fotowoltaik (PV) energiýa öndürmegiň bahasy azalmagyny dowam etdirýär we ony geljekde durnukly ösüş üçin möhüm energiýa çeşmesi hökmünde görkezýär.
Fotowoltaik tehnologiýasynyň esasy bölekleri
PV energiýa öndürmek tehnologiýasynyň esasy bölegi gün PV batareýasydyr. Gün PV batareýalarynyň ewolýusiýasyny üç nesle bölmek bolar. Birinji nesil kremniý esasly gün batareýalaryndan ybarat; ikinji nesil inçe plýonkaly gün batareýalaryny öz içine alýar; üçünji nesil bolsa ýokary konsentrasiýaly fotowoltaik (HCPV) batareýalary, organiki gün batareýalary, çeýe gün batareýalary we boýaglara duýgurlaşdyrylan gün batareýalary ýaly täze tehnologiýalary öz içine alýar. Häzirki wagtda kremniý esasly gün batareýalary bazarda agdyklyk edýär, inçe plýonkaly batareýalar bolsa bazar paýyny kem-kemden gazanýar. HCPV-den başga üçünji nesil batareýalaryň köpüsi henizem ylmy-barlag tapgyrynda.
Kremniý esasly gün batareýalary
Kremniý esasly gün batareýalarynyň arasynda monokristal kremniý tehnologiýasy iň ösen tehnologiýadyr. Bu batareýalaryň netijeliligine we bahasyna, esasan, külçe guýmak, wafer dilimlemek, diffuziýa, teksturalaşdyrmak, ekran çap etmek we sinterlemek ýaly ädimleri öz içine alýan önümçilik prosesi täsir edýär. Bu adaty proses arkaly öndürilen gün batareýalary, adatça, 16-18% fotoelektrik öwrülme netijeliligine ýetýär.
Monokristal kremniýli gün batareýalary iň ýokary konwersiýa netijeliligine eýedir, ýöne şol bir wagtyň özünde iň gymmatydyr. Polikristal kremniýli gün batareýalary köpçülikleýin önümçilik üçin amatly uly ölçegli inedördül kremniý külçelerini gönüden-göni öndürmek arkaly çykdajylary gowy azaltmagy üpjün edýär. Bu proses has ýönekeý, energiýany tygşytlaýar, kremniý materialyny tygşytlaýar we materialyň hilini pes talap edýär.
Gün batareýalarynyň bahasyny azaltmak iki esasy strategiýa arkaly amala aşyrylyp bilner: material sarp edilişini azaltmak (meselem, kremniý plastinkasynyň galyňlygyny azaltmak) we konwersiýanyň netijeliligini ýokarlandyrmak. Netijeliligini ýokarlandyrmagyň usullary ýagtylygyň siňdirilişini ýokarlandyrmak (meselem, ýüz teksturasyny döretmek, şöhle gaýtarma garşy örtük, öň elektrodyň giňligini azaltmak), fotogenerasiýa edilen daşaýjylaryň rekombinasiýasyny azaltmak (meselem, emitter passiwasiýa) we garşylygy azaltmak (meselem, ýerli lehimlemek, yzky ýüz meýdanynyň tehnologiýasy) ýaly usullary öz içine alýar.
Monokristal kremniýli gün batareýalary üçin iň ýokary hasaba alnan konwersiýa netijeliligi 24,7% -e deňdir, bu bolsa Täze Günorta Uels Uniwersitetiniň PERL gurluşly gün batareýasy tarapyndan gazanyldy. Esasy tehnologiki aýratynlyklara kremniýiň ýüzünde fosforyň az konsentrasiýasyny ulanmak arkaly ýüziň rekombinasiýasyny azaltmak, öň we yzky ýüz elektrodlarynyň aşagynda gowy omik kontaktlary döretmek üçin ýokary konsentrasiýaly diffuziýa we öň ýüz elektrodlaryny daraltmak, ýagtylygyň siňdiriş meýdanyny artdyrmak üçin fotolitografiýany ulanmak girýär. Şeýle-de bolsa, bu tehnologiýa heniz senagatlaşdyrylmady.
Netijeliligi ýokarlandyrmak üçin beýleki usullara BP Solar-yň ýüzleý oýukly teksturaly öýjükleri we arka kontakt (EWT) tehnologiýasy girýär. Birinji usul lazer oýuklary arkaly 18,3% netijelilige ýetýär, bu bolsa öň elektrodlaryň giňligini azaldýar we ýagtylygyň siňdirilişini artdyrýar. Ikinji usul bolsa öň elektrodlary arka tarap getirmek we ýagtylygyň siňdirilýän meýdanyny artdyrmak arkaly 21,3% netijelilige ýetýär.
Inçe Plenkaly Gün Batareýalary
Kristal kremniýli gün batareýalary ýokary netijeliligi sebäpli agdyklyk edýän bolsa-da, kremniý materialynyň gymmatlygy sebäpli olaryň bahasyny ep-esli azaltmak kyn. Az material ulanýan inçe plýonkaly gün batareýalary tygşytly alternatiwa hökmünde peýda boldy. Inçe plýonkaly öýjükleriň esasy görnüşlerine kremniý esasly inçe plýonkaly öýjükler, kadmiý tellurid (CdTe) öýjükleri we mis indiý galliý selenid (CIGS) öýjükleri girýär.
Kremniý esasly inçe plýonkaly öýjükleriň galyňlygy bary-ýogy 2 mikrometr bolup, kristall kremniý öýjükleri üçin zerur bolan kremniý materialynyň takmynan 1,5% -ni ulanýar. PN birikmeleriniň sanyna baglylykda, bu öýjükler bir birikmeli, iki birikmeli ýa-da köp birikmeli bolup biler, her biri gün şöhlesiniň dürli tolkun uzynlyklaryny özüne siňdirip bilýär. Bir birikmeli öýjükler üçin iň ýokary netijelilik takmynan 7%, iki birikmeli öýjükler bolsa 10% -e ýetip bilýär.
CdTe inçe plýonkaly öýjükler ýagtylygy gowy siňdiriş häsiýetleri sebäpli has ýokary netijeliligi (12% çenli) hödürleýär. Şeýle-de bolsa, kadmiýiň kanserogen tebigaty we telluryň çäkli tebigy gorlary uzak möhletli ösüş kynçylyklaryny döredýär.
CIGS inçe plýonkaly öýjükleri ýokary netijeli inçe plýonkaly tehnologiýanyň geljegi hasaplanýar. Önümçilik prosesini sazlamak arkaly olaryň ýagtylygy siňdirişini gowulandyryp bolýar, bu bolsa konwersiýanyň netijeliliginiň ýokary bolmagyna getirýär. Häzirki wagtda laboratoriýa netijeliligi 20,1% -e ýetýär, täjirçilik önümleri bolsa 13-14% -e ýetýär we olary inçe plýonkaly öýjükleriň arasynda iň netijeli edýär.
Üçünji nesil öýjükler
Teoriýa taýdan, üçünji nesil öýjükler ýokary konwersiýa netijeliligine ýetip bilýärler. HCPV-den başga, köpüsi henizem ylmy-barlag tapgyrynda. HCPV öýjükleri, adatça, ýokary ýylylyga garşylyk görkezýän we ýokary yşyklandyryşda ýokary konwersiýa netijeliligini saklaýan III-V ýarymgeçiriji materiallaryny ulanýarlar. Köp birikmeli gurluşlar bu öýjükleriň Gün spektrine ýakyn gabat gelmegine mümkinçilik berýär, nazaryýet netijeliligi 68% -e çenli ýetýär. Söwda önümçiligi 40% -den ýokary netijelilige ýetip bilýär.
Gün batareýalary modullara ýerleşdirilen we olaryň ulanylyşy olaryň häsiýetlerine we bazar talaplaryna baglydyr. Ilkinji ulanylyşlara aragatnaşyk baza stansiýalary we hemralar girýärdi, soňra bolsa gün energiýasynyň üçekleri ýaly ýaşaýyş jaýlaryna hem giňeldi. Bu ýagdaýlarda, çäkli gurnama meýdanlary we ýokary energiýa dykyzlygyna bolan islegler kristal kremniý modullaryna artykmaçlyk berdi. Iri göwrümli gün elektrik stansiýalarynyň we binalara integrasiýa edilen fotowoltaikalaryň (BIPV) ösmegi bilen, çykdajylar barada pikirlenmek inçe plýonkaly batareýalaryň ulanylyşynyň artmagyna getirdi. Daşky gurşaw we howa şertleri hem dürli tehnologiýalaryň ornaşdyrylmagyna täsir edýär.
Gün fotowoltaik tehnologiýasynyň ulanylyş ugurlary
Gün radiasiýasyny ulanyp bolýan elektrik energiýasyna öwürmek üçin doly gün fotoelektrik ulgamy gerek. Gün fotoelektrik batareýalary bu ulgamyň esasyny düzýär, ol şeýle hem inwertorlary, batareýalary, gözegçilik ulgamlaryny we paýlaýyş ulgamlaryny öz içine alýar.
PV ulgamynyň klassifikasiýa we düzümi
Gün energiýasy bilen işleýän fotoelektrik ulgamlary elektrik ulgamyndan daşary ýa-da elektrik ulgamyndan daşarky ulgamlara bölünýär. Elektrik ulgamyndan daşarky ulgamlar aýratyn ýa-da gibrid bolup biler.
Awtonom ulgamlar, adatça, uzak ýerlerde, aragatnaşyk baza stansiýalarynda we gün energiýasyna daýanýan gün energiýasy bilen işleýän köçe çyralarynda ulanylýar. Olar gün modullaryny, inwertorlary, kontrollerleri, batareýalary, paýlaýyş ulgamlaryny we ýyldyrymdan goragy öz içine alýar. Batareýalar we kontrollerler ulgamyň bahasyna we ömrüne düýpli täsir edýär. Gibrid ulgamlar gün energiýasyny dizel generatorlary ýa-da ýel turbinalary ýaly beýleki çeşmeler bilen birleşdirýär.
Gün energiýasy bilen işleýän üçekler we uly göwrümli fotoelektrik stansiýalary üçin giňden ulanylýan tor ulgamy saklama enjamlaryny talap etmeýär, bu bolsa çykdajylary azaldýar. Bu ulgamlara gün modullary, inwertorlar, paýlaýyş ulgamlary, ýyldyrymdan gorag we gözegçilik ulgamlary girýär. Häzirki wagtda tor ulgamy ähli gün energiýasy ulanylyşlarynyň 80% -ni düzýär.
Beýleki fotoelektrik energiýa öndürmek tehnologiýalary
Gün energiýasy batareýa tehnologiýasyndan başga-da, inwertor tehnologiýasy, elektrik ulgamyna integrasiýa, saklama we akylly gözegçilik gün energiýasy öndürýän ulgamlar üçin örän möhümdir:
Gün batareýasynyň çykyş kuwwaty gün radiasiýasynyň intensiwligine baglylykda üýtgeýär we arakesmelere sebäp bolýar. Giň möçberli elektrik ulgamyna integrasiýa täsir edip biler, bu bolsa elektrik ulgamyna gözegçilik etmegi we adalary goramagy zerur edýär.
Gün modulynyň çykyşy göni tok (DC) bolup, inwertorlar arkaly üýtgeýän toga (AC) ýokary hilli öwrülmegi talap edýär.
Modulyň kuwwatynyň çykyşyna temperatura we kölege ýaly faktorlar täsir edip biler, bu bolsa ulgamyň gözegçiligini we signalizasiýa ulgamlaryny talap edýär.
Uzakdan dolandyryş tehnologiýasy uzak ýerlerde ýerleşýän fotoelektrik stansiýalary üçin örän möhümdir.
Hytaý gün energiýasy modullaryny öndürmekde hil we möçber boýunça öňde barýar. Senagat zynjyryndaky ýokary girdejili ugurlara kremniýi arassalamak, inwertorlar, gözegçilik ulgamlary we fotoelektrik enjamlaryny öndürmek girýär. Bu esasy ugurlarda öňegidişliklere ýetmek Hytaýyň fotoelektrik senagaty üçin kynçylyk döredýär.
Gün energiýasy bilen işleýän fotoelektrik energiýa önümçiliginiň häzirki ýagdaýy we geljekki mümkinçilikleri
Ýokary çykdajylar sebäpli, geçen asyryň ahyryna çenli gün energiýasyndan elektrik energiýasyny öndürmek giň gerimde ösmedi. XXI asyra gadam basan, netijeliligiň ýokarlanmagy we çykdajylaryň çalt azalmagy bilen, gün energiýasyndan elektrik energiýasyny öndürmek çalt ösüşe eýe boldy we her ýyl gurnalan kuwwatlylyk artdy. Dünýäde ýyllyk gurnalan kuwwatlylyk 2000-nji ýyldaky 1,4 GW-dan 2009-njy ýylda 22,8 GW-a çenli ýokarlandy. Germaniýa, Italiýa we Ispaniýa ýaly Ýewropa ýurtlary esasy bazarlar bolup, ÝB 2020-nji ýyla çenli gün energiýasynyň paýyny umumy elektrik üpjünçiliginiň 12% -ine çenli ýokarlandyrmagy meýilleşdirýär. Hytaý we Hindistan ýaly ösüp barýan ýurtlar hem gün energiýasyny ösdürmek meýilnamalaryny başladylar. Aragatnaşyk baza stansiýalaryndan, gün üçeklerinden we gün energiýasy elektrik stansiýalaryndan başga-da, gün energiýasyndan elektrik energiýasyny öndürmek häzirki wagtda dürli ykjam enjamlarda giňden ulanylýar.
Goşmaça we alternatiw energiýa çeşmesi hökmünde gün fotoelektrik tehnologiýasy çalt ösýär we önümçilik çykdajylary azalýar. Tehnologiýanyň dowam edýän ösüşi bilen gün energiýasy arassa we gaýtadan dikeldilýän çeşme hökmünde durnukly ösüş üçin esasy energiýa çeşmesine öwrülmäge taýýar.
