Kabar
Diskusi singkat babagan jinis sel surya
Tenaga surya biyen dadi pengawetan pesawat ruang angkasa canggih lan sawetara gadget mewah, nanging ora kaya ngono. Sajrone dasawarsa kepungkur, energi surya wis owah saka sumber energi ceruk dadi pilar utama lanskap energi global.
Bumi terus-terusan kena radiasi srengenge kira-kira 173.000TW, sing luwih saka sepuluh kaping kebutuhan listrik rata-rata global.
[1] Iki tegese energi surya nduweni kemampuan kanggo nyukupi kabeh kabutuhan energi kita.
Ing separo pisanan taun 2023, pembangkit listrik tenaga surya nyumbang 5.77% saka total pembangkit listrik AS, saka 4.95% ing taun 2022.
[2] Senajan bahan bakar fosil (utamané gas alam lan batu bara) bakal nyumbang nganti 60,4% saka pembangkit listrik AS ing taun 2022,
[3] Nanging pangaribawa ènergi surya kang saya akèh lan perkembangané tèknologi ènergi srengéngé kanthi cepet kudu digatekake.
Saiki, ana telung kategori utama sel surya (uga dikenal minangka sel fotovoltaik (PV)) ing pasar: kristal, film tipis, lan teknologi sing berkembang. Telung jinis baterei iki duwe kaluwihan dhewe ing babagan efisiensi, biaya, lan umur.
01 kristal
Umume panel surya ing atap omah digawe saka silikon monocrystalline kanthi kemurnian dhuwur. Baterei jinis iki wis entuk efisiensi luwih saka 26% lan umur layanan luwih saka 30 taun ing taun-taun pungkasan.
[4] Efisiensi panel surya rumah tangga saiki udakara 22%.
Silikon polikristalin luwih murah tinimbang silikon monokristalin, nanging kurang efisien lan umure luwih cendhek. Efisiensi sing luwih murah tegese luwih akeh panel lan luwih akeh area sing dibutuhake.
sel surya adhedhasar teknologi multi-junction gallium arsenide (GaAs) luwih efisien tinimbang sel surya tradisional. Sèl-sèl iki duwé struktur multi-lapisan, lan saben lapisan migunakaké bahan sing béda, kayata indium gallium phosphide (GaInP), indium gallium arsenide (InGaAs) lan germanium (Ge), kanggo nyerep dawa gelombang sinar matahari sing béda-béda. Senajan sel multijunction iki samesthine kanggo entuk efisiensi dhuwur, padha isih nandhang sangsara marga saka biaya manufaktur dhuwur lan riset lan pangembangan durung diwasa, kang mbatesi kelayakan komersial lan aplikasi praktis.
02 wayang
Utama produk fotovoltaik film tipis ing pasar global yaiku modul fotovoltaik cadmium telluride (CdTe). Mayuta-yuta modul kasebut wis diinstal ing saindenging jagad, kanthi kapasitas pembangkit tenaga paling dhuwur luwih saka 30GW. Utamane digunakake kanggo pembangkit listrik skala sarana ing Amerika Serikat. pabrik.
Ing teknologi film tipis iki, modul solar 1 meter persegi ngemot kadmium luwih sithik tinimbang baterei nikel-kadmium (Ni-Cd) ukuran AAA. Kajaba iku, kadmium ing modul solar kaiket ing tellurium, sing ora larut ing banyu lan tetep stabil ing suhu nganti 1.200 ° C. Faktor-faktor kasebut nyuda bebaya beracun saka nggunakake telluride kadmium ing baterei film tipis.
Isi tellurium ing kerak bumi mung 0,001 bagean saben yuta. Kaya platinum minangka unsur langka, langka tellurium bisa mengaruhi biaya modul telluride kadmium. Nanging, iku bisa kanggo ngenthengake masalah iki liwat laku daur ulang.
Efisiensi modul telluride kadmium bisa nganti 18,6%, lan efisiensi baterei ing lingkungan laboratorium bisa ngluwihi 22%. [5] Nggunakake doping arsenik kanggo ngganti doping tembaga, sing wis digunakake kanggo dangu, bisa nemen nambah urip modul lan tekan tingkat iso dibandhingke kanggo baterei kristal.
03 Teknologi sing berkembang
Teknologi fotovoltaik sing berkembang nggunakake film ultra-tipis (kurang saka 1 mikron) lan teknik deposisi langsung bakal nyuda biaya produksi lan nyedhiyakake semikonduktor berkualitas tinggi kanggo sel surya. Teknologi kasebut dijangkepi bakal dadi saingan kanggo bahan mapan kayata silikon, kadmium telluride lan gallium arsenide.
[6] Ana telung teknologi film tipis sing kondhang ing lapangan iki: tembaga seng timah sulfida (Cu2ZnSnS4 utawa CZTS), seng phosphide (Zn3P2) lan siji-dinding karbon nanotube (SWCNT). Ing setelan laboratorium, sel surya tembaga indium gallium selenide (CIGS) wis tekan efisiensi puncak sing nyengsemake 22,4%. Nanging, niru tingkat efisiensi kasebut ing skala komersial tetep dadi tantangan.
[7] Sèl film tipis perovskite timbal halida minangka teknologi surya sing muncul. Perovskite minangka jinis zat kanthi struktur kristal khas rumus kimia ABX3. Iki minangka mineral kuning, coklat utawa ireng sing komponen utama yaiku kalsium titanat (CaTiO3). Sel solar tandem perovskite basis silikon skala komersial sing diprodhuksi dening perusahaan Inggris Oxford PV wis entuk rekor efisiensi 28,6% lan bakal diluncurake ing taun iki.
[8] Mung sawetara taun, sel solar perovskite wis entuk efisiensi sing padha karo sel film tipis kadmium telluride sing ana. Ing riset awal lan pangembangan baterei perovskite, umure dadi masalah gedhe, dadi cendhak sing mung bisa diitung ing sasi.
Saiki, sel perovskite duwe umur layanan 25 taun utawa luwih. Saiki, kaluwihan sel surya perovskite yaiku efisiensi konversi sing dhuwur (luwih saka 25%), biaya produksi sing murah lan suhu sing kurang dibutuhake kanggo proses produksi.
Bangunan panel surya terpadu
Sawetara sel surya dirancang kanggo njupuk mung bagean saka spektrum solar nalika ngidini cahya katon liwat. Sèl transparan iki diarani sel surya sensitisasi pewarna (DSC) lan lair ing Swiss ing taun 1991. Hasil R&D anyar ing taun-taun pungkasan wis ningkatake efisiensi DSC, lan bisa uga ora suwé panel surya iki bakal ana ing pasar.
Sawetara perusahaan infus nanopartikel anorganik menyang lapisan polycarbonate saka kaca. Nanopartikel ing teknologi iki mindhah bagean tartamtu saka spektrum menyang pinggir kaca, saéngga umume spektrum bisa liwat. Cahya sing dikonsentrasi ing pinggir kaca banjur dimanfaatake dening sel surya. Kajaba iku, teknologi kanggo nglamar bahan film tipis perovskite menyang jendhela solar transparan lan tembok njaba bangunan saiki lagi diteliti.
Bahan mentah sing dibutuhake kanggo energi solar
Kanggo nambah pembangkit listrik tenaga surya, panjaluk pertambangan bahan mentah penting kayata silikon, perak, tembaga lan aluminium bakal saya tambah. Departemen Energi AS nyatakake yen kira-kira 12% silikon kelas metalurgi (MGS) ing donya diproses dadi polysilicon kanggo panel surya.
China minangka pemain utama ing lapangan iki, ngasilake kira-kira 70% saka MGS ing donya lan 77% saka pasokan polysilicon ing 2020.
Proses ngowahi silikon dadi polysilicon mbutuhake suhu sing dhuwur banget. Ing China, energi kanggo proses kasebut utamane saka batu bara. Xinjiang nduweni sumber daya batubara sing akeh banget lan biaya listrik sing murah, lan produksi polysilicon nyathet 45% saka produksi global.
[12]Produksi panel surya ngonsumsi kira-kira 10% saka perak ing donya. Pertambangan perak utamane ana ing Meksiko, China, Peru, Chili, Australia, Rusia lan Polandia lan bisa nyebabake masalah kayata kontaminasi logam abot lan relokasi paksa komunitas lokal.
Pertambangan tembaga lan aluminium uga nyebabake tantangan panggunaan lahan. Survei Geologi AS nyathet yen Chile nyumbang 27% produksi tembaga global, diikuti Peru (10%), China (8%) lan Republik Demokratik Kongo (8%). Badan Energi Internasional (IEA) percaya yen panggunaan energi sing bisa dianyari global tekan 100% ing taun 2050, permintaan tembaga saka proyek solar bakal meh kaping telu.
[13] Kesimpulan
Apa energi solar bakal dadi sumber energi utama kita? Rega energi surya mudhun lan efisiensi saya mundhak. Ing sawetoro wektu, ana macem-macem rute teknologi solar kanggo milih saka. Nalika kita bakal ngenali siji utawa loro teknologi lan nggawe wong bener bisa? Kepiye cara nggabungake energi surya menyang kothak?
Évolusi energi surya saka spesialisasi dadi arus utama nyorot potensial kanggo nyukupi lan ngluwihi kabutuhan energi kita. Nalika sel surya kristal saiki ndominasi pasar, kemajuan ing teknologi film tipis lan teknologi sing berkembang kayata cadmium telluride lan perovskites mbukak dalan kanggo aplikasi solar sing luwih efisien lan terintegrasi. Energi solar isih ngadhepi akeh tantangan, kayata dampak lingkungan saka pertambangan bahan mentah lan kemacetan ing produksi, nanging sawise kabeh, iku industri sing cepet berkembang, inovatif lan janjeni.
Kanthi imbangan sing tepat saka kemajuan teknologi lan praktik sing lestari, wutah lan pangembangan energi surya bakal mbukak dalan kanggo masa depan energi sing luwih resik lan luwih akeh. Amarga iki, bakal nuduhake wutah sing signifikan ing campuran energi AS lan samesthine bakal dadi solusi lestari global.