Mkparịta ụka dị nkenke banyere ụdị mkpụrụ ndụ anyanwụ

Ike anyanwụ bụbu nchekwa nke ụgbọ elu dị elu na ụfọdụ ngwa mara mma, mana nke ahụ abụghịzi ikpe. N'ime afọ iri gara aga, ike anyanwụ agbanweela site na isi iyi ike niche gaa na isi ogidi nke ala ike zuru ụwa ọnụ.

Ụwa na-aga n'ihu na-ekpughere ihe dị ka 173,000TW nke radieshon anyanwụ, nke ji okpukpu iri karịa nkezi ọkụ eletrik zuru ụwa ọnụ.

[1] Nke a pụtara na ike anyanwụ nwere ike igbo mkpa ume anyị niile.

Na ọkara mbụ nke 2023, ike anyanwụ ruru 5.77% nke mkpokọta ike US, site na 4.95% na 2022.

[2] Ọ bụ ezie na mmanụ ọkụ (karịsịa gas na coal) ga-aza ihe ruru 60.4% nke ike ike US na 2022,

[3] Ma mmetụta na-eto eto nke ike anyanwụ na mmepe ngwa ngwa nke teknụzụ ike anyanwụ kwesịrị nlebara anya.

 

Ụdị mkpụrụ ndụ anyanwụ

 

Ka ọ dị ugbu a, e nwere akụkụ atọ nke sel anyanwụ (nke a makwaara dị ka sel fotovoltaic (PV)) na ahịa: crystalline, thin-film, na teknụzụ na-apụta. Ụdị batrị atọ a nwere uru nke aka ha n'ihe gbasara arụmọrụ, ọnụ ahịa na ogologo ndụ.

 

01 kristal

A na-esi na silicon monocrystalline dị ọcha mee ihe ka ukwuu n'elu ụlọ elu anyanwụ. Ụdị batrị a enwetala arụmọrụ karịa 26% yana ndụ ọrụ karịa afọ 30 n'afọ ndị na-adịbeghị anya.

[4] Ọrụ dị ugbu a nke ogwe anwụ nke ezinụlọ bụ ihe dịka 22%.

 

Silikoni polycrystalline na-efu ihe na-erughị silicon monocrystalline, mana ọ naghị arụ ọrụ nke ọma ma nwee ogologo ndụ dị mkpụmkpụ. Nrụ ọrụ dị ala pụtara ọtụtụ akụkụ yana mpaghara ọzọ achọrọ.

 

Mkpụrụ ndụ anyanwụ dabere na teknụzụ gallium arsenide multi-junction (GaAs) na-arụ ọrụ nke ọma karịa mkpụrụ ndụ anyanwụ ọdịnala. Selụ ndị a nwere nhazi nke multi-layer, na oyi akwa nke ọ bụla na-eji ihe dị iche iche, dị ka indium gallium phosphide (GaInP), indium gallium arsenide (InGaAs) na germanium (Ge), na-amịkọrọ dị iche iche wavelengths nke ìhè anyanwụ. Ọ bụ ezie na a na-atụ anya na mkpụrụ ndụ multijunction ndị a ga-arụ ọrụ dị elu, ha ka na-ata ahụhụ site na ọnụ ahịa nrụpụta dị elu na nchọpụta na mmepe na-akabeghị aka, nke na-egbochi ike azụmahịa ha na ngwa bara uru.

 

02 ihe nkiri

Isi ihe na-emepụta ihe nkiri fotovoltaic dị mkpa na ahịa ụwa bụ cadmium telluride (CdTe) modul fotovoltaic. Awụnyela ọtụtụ nde modul ndị dị otú ahụ gburugburu ụwa, nwere ikike nrụpụta ike kachasị elu karịa 30GW. A na-eji ha eme ihe maka nrụpụta ike-ọnụọgụ ike na United States. ụlọ ọrụ mmepụta ihe.

 

Na teknụzụ ihe nkiri dị gịrịgịrị, modul anyanwụ nke dị square mita 1 nwere obere cadmium karịa batrị nickel-cadmium (Ni-Cd) nke AAA. Tụkwasị na nke ahụ, cadmium dị na modul anyanwụ ga-ejikọta tellurium, nke na-adịghị edozi na mmiri ma nọgide na-eguzosi ike na okpomọkụ dị elu dị ka 1,200 ° C. Ihe ndị a na-ebelata ihe egwu na-egbu egbu nke iji cadmium telluride na batrị ndị dị mkpa.

 

Ọdịnaya nke tellurium na eriri ụwa bụ naanị akụkụ 0.001 kwa nde. Dịka platinum bụ ihe na-adịghị ahụkebe, ụkọ tellurium nwere ike imetụta ọnụ ahịa modul cadmium telluride. Otú ọ dị, ọ ga-ekwe omume ibelata nsogbu a site na imegharị ihe.

Ịrụ ọrụ nke modul cadmium telluride nwere ike iru 18.6%, na arụmọrụ batrị na gburugburu ụlọ nyocha nwere ike gafere 22%. [5] Iji arsenic doping dochie ọla kọpa doping, nke ejirila ogologo oge, nwere ike ime ka ndụ modul dịkwuo mma ma rute ọkwa nke yiri batrị kristal.

 

03 Teknụzụ na-apụta

 

Teknụzụ fotovoltaic na-apụta site na iji ihe nkiri ultra-thin (ihe na-erughị 1 micron) na usoro ntinye aka kpọmkwem ga-ebelata ụgwọ ọrụ mmepụta ma nye semiconductor dị elu maka sel anyanwụ. A na-atụ anya na teknụzụ ndị a ga-abụ ndị asọmpi maka ihe arụrụ arụ dịka silicon, cadmium telluride na gallium arsenide.

 

[6]Enwere teknụzụ ihe nkiri dị gịrịgịrị atọ ama ama na mpaghara a: ọla kọpa zinc tin sulfide (Cu2ZnSnS4 ma ọ bụ CZTS), zinc phosphide (Zn3P2) na carbon nanotubes nwere mgbidi (SWCNT). N'ime ụlọ nyocha, ọla kọpa indium gallium selenide (CIGS) sel anwụ eruola nnukwu arụmọrụ nke 22.4%. Agbanyeghị, ịmegharị ọkwa arụmọrụ dị otú ahụ n'ọ̀tụ̀tụ̀ azụmaahịa ka bụ ihe ịma aka.

[7]Lead halide perovskite thin film cell bụ ihe mara mma na-apụta na teknụzụ anyanwụ. Perovskite bụ ụdị ihe nwere ụdị kristal nke usoro kemịkal ABX3. Ọ bụ ihe ịnweta edo edo, aja aja ma ọ bụ oji nke ihe mejupụtara ya bụ calcium titanate (CaTiO3). Mkpụrụ ndụ anyanwụ perovskite tandem nke ụlọ ọrụ UK mepụtara nke ụlọ ọrụ Oxford PV enwetala arụmọrụ ndekọ nke 28.6% ma ga-abanye na mmepụta nke afọ a.

[8]N'ime afọ ole na ole, mkpụrụ ndụ anyanwụ nke perovskite enwetala arụmọrụ dịka nke cell cadmium telluride thin-film dị ugbu a. Na nyocha mbụ na mmepe nke batrị perovskite, ndụ ndụ bụ nnukwu okwu, nke dị mkpụmkpụ na enwere ike gbakọọ ya na ọnwa.

Taa, mkpụrụ ndụ perovskite nwere ndụ ọrụ nke afọ 25 ma ọ bụ karịa. Ka ọ dị ugbu a, uru nke mkpụrụ ndụ anyanwụ nke perovskite bụ nnukwu ngbanwe arụmọrụ (karịa 25%), ọnụ ahịa mmepụta dị ala na obere okpomọkụ achọrọ maka usoro mmepụta.

 

Ịrụ ogwe igwe ejikọtara ọnụ

 

Emebere ụfọdụ mkpụrụ ndụ anyanwụ ka ha weghara naanị akụkụ dị iche iche nke anyanwụ ka ha na-ekwe ka ìhè a na-ahụ anya gafere. A na-akpọ mkpụrụ ndụ ndị a na-ahụ anya na-acha ọbara ọbara (DSC) ma mụọ na Switzerland na 1991. Ihe ọhụrụ R & D na afọ ndị na-adịbeghị anya emeela ka arụmọrụ nke DSC dị mma, ọ nwere ike ọ gaghị adị ogologo oge tupu oghere ndị a ga-adị n'ahịa.

 

Ụfọdụ ụlọ ọrụ na-etinye nanoparticles inorganic n'ime iko nke polycarbonate. Nanoparticles dị na teknụzụ a na-agbanwe akụkụ ụfọdụ nke ụdịdị dị iche iche na nsọtụ iko ahụ, na-enye ohere ka ọtụtụ ụdịdị dị iche iche gafere. A na-ejikwa mkpụrụ ndụ anyanwụ na-eji ọkụ gbadoro anya na nsọtụ iko ahụ. Na mgbakwunye, a na-amụ teknụzụ maka itinye ihe nkiri perovskite dị mkpa na windo anyanwụ na-enwupụta ìhè na mgbidi dị n'èzí ugbu a.

 

Akụrụngwa achọrọ maka ike anyanwụ

Iji mee ka ike ike anyanwụ dịkwuo elu, ọchịchọ maka ngwuputa ihe ndị dị mkpa dị ka silicon, ọlaọcha, ọla kọpa na aluminom ga-abawanye. Ngalaba ike nke United States na-ekwu na ihe dị ka 12% nke silicon grade metallurgical (MGS) ka a na-ahazi ka ọ bụrụ polysilicon maka akụkụ anyanwụ.

 

China bụ nnukwu onye ọkpụkpọ na mpaghara a, na-emepụta ihe dịka 70% nke MGS ụwa na 77% nke polysilicon ọkọnọ na 2020.

 

Usoro ịtụgharị silicon ka ọ bụrụ polysilicon chọrọ oke okpomọkụ. Na China, ike maka usoro ndị a na-esite na kol. Xinjiang nwere akụ na ụba coal na ọnụ ahịa ọkụ eletrik dị ala, yana mmepụta polysilicon ya bụ 45% nke mmepụta ụwa.

 

[12]Mmepụta nke oghere anwụ na-eri ihe dịka 10% nke ọlaọcha ụwa. Ngwuputa ọla ọcha na-abụkarị na Mexico, China, Peru, Chile, Australia, Russia na Poland ma nwee ike ibute nsogbu dị ka mmetọ ọla dị arọ na ịkwaga obodo.

 

Ngwuputa ọla kọpa na aluminom na-ebutekwa ihe ịma aka n'iji ala eme ihe. US Geological Survey kwuru na Chile na-akpata 27% nke mmepụta ọla kọpa zuru ụwa ọnụ, Peru (10%) sochiri ya, China (8%) na Democratic Republic of Congo (8%) sochiri ya. International Energy Agency (IEA) kwenyere na ọ bụrụ na ojiji ike mmeghari ohuru zuru ụwa ọnụ ruru 100% site na 2050, ọchịchọ maka ọla kọpa sitere na ọrụ anyanwụ ga-fọrọ nke nta ka okpukpu atọ.

[13] Nkwubi okwu

 

Ike anyanwụ ọ ga-abụ otu ụbọchị isi iyi ike anyị? Ọnụ ego nke ike anyanwụ na-adaba na arụmọrụ na-akawanye mma. Ka ọ dị ugbu a, e nwere ọtụtụ ụzọ teknụzụ anyanwụ dị iche iche ịhọrọ. Kedu mgbe anyị ga-achọpụta otu teknụzụ ma ọ bụ abụọ wee mee ka ha rụọ ọrụ n'ezie? Kedu ka esi ejikọta ike anyanwụ na grid?

 

Evolushọn ike anyanwụ sitere na ọpụrụiche ruo na isi ihe na-eme ka ike ya zute ma gafere mkpa ume anyị. Ọ bụ ezie na mkpụrụ ndụ kristal kristal na-achịkwa ahịa ugbu a, ọganihu na teknụzụ ihe nkiri dị mkpa na teknụzụ na-apụta dị ka cadmium telluride na perovskites na-emeghe ụzọ maka ịrụ ọrụ nke ọma na ngwa ngwa anyanwụ. Ike anyanwụ ka na-eche ọtụtụ ihe ịma aka ihu, dị ka mmetụta gburugburu ebe obibi nke ngwupụta akụrụngwa na ihe mgbochi na mmepụta, mana ka emechara, ọ bụ ụlọ ọrụ na-eto ngwa ngwa, ihe ọhụrụ na nke na-ekwe nkwa.

 

Site na nguzozi ziri ezi nke ọganihu teknụzụ na omume na-adịgide adịgide, uto na mmepe nke ike anyanwụ ga-emeghe ụzọ maka ịdị ọcha, ike dị ukwuu n'ọdịnihu. N'ihi nke a, ọ ga-egosi mmụba dị ukwuu na ngwakọta ike US ma na-atụ anya na ọ ga-abụ ihe ngwọta zuru ụwa ọnụ.