Nouvèl
Yon diskisyon tou kout sou kalite selil solè yo
Enèji solè te yon fwa prezève veso espasyèl avanse ak kèk gadjèt anpenpan, men sa a pa ka a ankò. Pandan dènye dekad la, enèji solè te transfòme soti nan yon sous enèji nich nan yon gwo poto nan peyizaj enèji mondyal la.
Latè a kontinyèlman ekspoze a apeprè 173,000TW radyasyon solè, ki se plis pase dis fwa demann elektrisite mwayèn mondyal la.
[1] Sa vle di enèji solè gen kapasite pou satisfè tout bezwen enèji nou yo.
Nan premye mwatye nan 2023, jenerasyon enèji solè te reprezante 5.77% nan jenerasyon total US pouvwa, soti nan 4.95% nan 2022.
[2] Malgre ke konbistib fosil (sitou gaz natirèl ak chabon) pral reprezante otan ke 60.4% nan jenerasyon enèji ameriken an 2022,
[3] Men, enfliyans k ap grandi nan enèji solè ak devlopman rapid nan teknoloji enèji solè merite atansyon.
Kounye a, gen twa gwo kategori nan selil solè (li rele tou selil fotovoltaik (PV)) sou mache a: kristalin, mens-fim, ak teknoloji émergentes. Twa kalite pil sa yo gen avantaj pwòp yo an tèm de efikasite, pri, ak lavi.
01 kristal
Pifò panno solè kay twa yo te fè soti nan Silisyòm monokristalin ki gen pite. Sa a ki kalite batri te reyalize yon efikasite ki gen plis pase 26% ak yon lavi sèvis ki gen plis pase 30 ane nan dènye ane yo.
[4] Efikasite aktyèl panno solè nan kay la se apeprè 22%.
Silisyòm polikristalin koute mwens pase Silisyòm monokristalin, men li mwens efikas epi li gen yon lavi ki pi kout. Pi ba efikasite vle di plis panno ak plis zòn ki nesesè.
Selil solè baze sou milti-junction gallium arsenide (GaAs) teknoloji yo pi efikas pase selil solè tradisyonèl yo. Selil sa yo gen yon estrikti milti-kouch, epi chak kouch sèvi ak yon materyèl diferan, tankou Endyòm Galyòm Fosfid (GaInP), Endyòm Galyòm Asenide (InGaAs) ak Jèmanyòm (Ge), pou absòbe diferan longèdonn limyè solèy la. Malgre ke selil sa yo multijunction yo espere reyalize efikasite segondè, yo toujou soufri nan gwo depans fabrikasyon ak rechèch ak devlopman frelikè, ki limite posibilite komèsyal yo ak aplikasyon pratik.
02 fim
Endikap pwodwi fotovoltaik mens fim nan mache mondyal la se modil fotovoltaik Kadmyòm telluride (CdTe). Dè milyon de modil sa yo te enstale atravè mond lan, ak yon kapasite pik jenerasyon pouvwa ki gen plis pase 30GW. Yo pwensipalman itilize pou jenerasyon pouvwa sèvis piblik nan peyi Etazini. faktori.
Nan teknoloji fim mens sa a, yon modil solè 1 mèt kare gen mwens Kadmyòm pase yon batri nikèl-kadmyòm (Ni-Cd) ki menm gwosè ak AAA. Anplis de sa, Kadmyòm nan modil solè mare nan telurium, ki se ensolubl nan dlo epi li rete estab nan tanperati ki wo tankou 1,200 ° C. Faktè sa yo bese danje toksik lè w sèvi ak telur Kadmyòm nan pil fim mens.
Kontni telurium nan kwout tè a se sèlman 0.001 pati pa milyon. Menm jan platinum se yon eleman ki ra, rar Telurium a ka siyifikativman afekte pri a nan yon modil telluride Kadmyòm. Sepandan, li posib pou soulaje pwoblèm sa a atravè pratik resiklaj.
Efikasite nan modil telluride Kadmyòm ka rive nan 18.6%, ak efikasite batri a nan yon anviwònman laboratwa ka depase 22%. [5] Sèvi ak asenik dopaj pou ranplase dopaj kwiv, ki te itilize pou yon tan long, ka amelyore anpil lavi modil la epi rive nan yon nivo ki konparab ak pil kristal.
03Teknoloji émergentes
Teknoloji fotovoltaik émergentes ki sèvi ak fim ultra-mens (mwens pase 1 mikron) ak teknik depo dirèk pral diminye depans pwodiksyon yo epi bay semi-conducteurs bon jan kalite pou selil solè yo. Teknoloji sa yo espere vin konpetitè nan materyèl etabli tankou Silisyòm, Telurir Kadmyòm ak Arsenide Galyòm.
[6] Gen twa byen koni teknoloji fim mens nan domèn sa a: kwiv zenk fèblan sulfid (Cu2ZnSnS4 oswa CZTS), fosfid zenk (Zn3P2) ak nanotub kabòn sèl-miray (SWCNT). Nan yon anviwònman laboratwa, kòb kwiv mete Endyòm Galyòm Selenid (CIGS) selil solè yo te rive nan yon efikasite pik enpresyonan nan 22.4%. Sepandan, replike nivo efikasite sa yo sou yon echèl komèsyal rete yon defi.
[7] Selil fim mens perovskit alogen plon yo se yon teknoloji solè ki atire. Perovskite se yon kalite sibstans ki gen yon estrikti kristal tipik nan fòmil chimik ABX3. Li se yon mineral jòn, mawon oswa nwa ki gen eleman prensipal se titanat kalsyòm (CaTiO3). Komèsyal-echèl Silisyòm ki baze sou selil solè tandem perovskite ki te pwodwi pa konpayi UK Oxford PV te reyalize yon efikasite dosye nan 28.6% epi yo pral antre nan pwodiksyon ane sa a.
[8] Nan kèk ane sèlman, selil solè perovskit yo te reyalize efikasite ki sanble ak sa yo ki deja egziste nan selil telurid Kadmyòm ki egziste deja. Nan rechèch la byen bonè ak devlopman nan pil perovskite, lavi se te yon gwo pwoblèm, tèlman kout ke li te kapab sèlman kalkile nan mwa.
Jodi a, selil perovskit gen yon lavi sèvis 25 ane oswa plis. Kounye a, avantaj ki genyen nan selil solè perovskite yo se efikasite konvèsyon segondè (plis pase 25%), pri pwodiksyon ki ba ak tanperati ki ba ki nesesè pou pwosesis pwodiksyon an.
Bati panno solè entegre
Gen kèk selil solè ki fèt pou kaptire sèlman yon pati nan spectre solè a pandan y ap pèmèt limyè vizib pase. Selil transparan sa yo rele selil solè ki sansibilize dye (DSC) epi yo te fèt nan Swis an 1991. Nouvo rezilta R&D nan dènye ane yo te amelyore efikasite DSC yo, epi li ka pa lontan anvan panno solè sa yo pral sou mache a.
Gen kèk konpayi pénétrer nanopartikul inòganik nan kouch polikarbonat nan glas. Nanopartikil yo nan teknoloji sa a deplase pati espesifik nan spectre nan kwen an nan glas la, ki pèmèt pi fò nan spectre a pase nan. Lè sa a, limyè ki konsantre nan kwen an nan glas la se ekipe pa selil solè. Anplis de sa, teknoloji pou aplike materyèl fim mens perovskite nan fenèt solè transparan ak bilding mi eksteryè yo ap etidye kounye a.
Materyèl bwit ki nesesè pou enèji solè
Pou ogmante jenerasyon enèji solè, demann pou min matyè premyè enpòtan tankou Silisyòm, ajan, kwiv ak aliminyòm ap ogmante. Depatman Enèji Ameriken an di ke apeprè 12% nan silisyòm klas metaliji (MGS) nan mond lan trete nan polysilicon pou panno solè.
Lachin se yon gwo jwè nan jaden sa a, pwodwi apeprè 70% nan MGS nan mond lan ak 77% nan rezèv polisilicon li yo nan 2020.
Pwosesis konvèti Silisyòm nan polysilicon mande pou tanperati ki wo anpil. Nan Lachin, enèji pou pwosesis sa yo sitou soti nan chabon. Xinjiang gen anpil resous chabon ak pri elektrisite ki ba, ak pwodiksyon polysilicon li yo reprezante 45% nan pwodiksyon mondyal la.
[12]Pwodiksyon panno solè konsome apeprè 10% ajan nan mond lan. Min an ajan fèt sitou nan Meksik, Lachin, Perou, Chili, Ostrali, Larisi ak Polòy epi li ka mennen nan pwoblèm tankou kontaminasyon metal lou ak fòse demenajman nan kominote lokal yo.
Min kwiv ak aliminyòm poze tou defi pou itilizasyon tè. US Jeyolojik Survey fè remake ke Chili kont pou 27% nan pwodiksyon kwiv mondyal, ki te swiv pa Perou (10%), Lachin (8%) ak Repiblik Demokratik Kongo (8%). Ajans Enèji Entènasyonal (IEA) kwè ke si itilizasyon enèji renouvlab mondyal rive nan 100% pa 2050, demann pou kòb kwiv mete nan pwojè solè pral prèske triple.
[13]Konklizyon
Èske enèji solè yon jou ap vin sous enèji prensipal nou an? Pri a nan enèji solè ap tonbe ak efikasite ap amelyore. Nan entre-temps la, gen anpil wout diferan teknoloji solè yo chwazi nan. Kilè nou pral idantifye youn oubyen de teknoloji epi fè yo travay aktyèlman? Ki jan yo entegre enèji solè nan griy la?
Evolisyon enèji solè soti nan espesyalite rive nan endikap montre potansyèl li pou satisfè ak depase bezwen enèji nou yo. Pandan ke selil solè cristalline domine mache a kounye a, pwogrè nan teknoloji fim mens ak teknoloji émergentes tankou telluride Kadmyòm ak perovskit yo ap prepare wout la pou aplikasyon solè ki pi efikas ak entegre. Enèji solè toujou ap fè fas a anpil defi, tankou enpak anviwònman an nan min matyè premyè ak blokaj nan pwodiksyon, men apre tout, li se yon endistri k ap grandi rapid, inovatè ak pwomèt.
Avèk bon balans avansman teknolojik ak pratik dirab, kwasans ak devlopman enèji solè pral pave wout la pou yon avni enèji ki pi pwòp, ki pi abondan. Poutèt sa, li pral montre siyifikatif kwasans nan melanj enèji ameriken an epi li espere vin yon solisyon mondyal dirab.