Nûçe
Gotûbêjek kurt li ser celebên şaneyên rojê
Enerjiya rojê berê parastina keştiyên fezayê yên pêşkeftî û hin amûrên xweşik bû, lê ew êdî ne wusa ye. Di deh salên çûyî de, enerjiya rojê ji çavkaniyek enerjiyê ya berbiçav veguherî stûnek sereke ya perestgeha enerjiya gerdûnî.
Erd bi domdarî bi qasî 173,000 TW tîrêjên rojê re rû bi rû ye, ku ji deh qat zêdetir hewcedariya navînî ya elektrîkê ya gerdûnî ye.
[1] Ev tê wê wateyê ku enerjiya rojê xwedî şiyana ku hemî hewcedariyên me yên enerjiyê bicîh bîne.
Di nîvê yekem a 2023-an de, hilberîna enerjiya rojê ji sedî 5,77% ji hilberîna elektrîkê ya Dewletên Yekbûyî pêk tê, ji 4,95% di 2022-an de.
[2] Her çend sotemeniyên fosîl (bi giranî gaza xwezayî û komir) dê di sala 2022-an de bi qasî 60.4% ji hilberîna elektrîkê ya Dewletên Yekbûyî pêk were,
[3] Lê mezinbûna bandora enerjiya rojê û pêşkeftina bilez a teknolojiya enerjiya rojê hêjayî balê ye.
Heya nuha, sê kategoriyên sereke yên hucreyên rojê (wekî şaneyên fotovoltaîk (PV) jî têne zanîn) li sûkê hene: krîstal, fîlima zirav, û teknolojiyên nûjen. Van her sê cureyên bataryayê di warê karîgerî, lêçûn, û heyatê de avantajên xwe hene.
01 krîstal
Piraniya panelên tavê yên banê malê ji silicona monokrîstalîn a paqijiya bilind têne çêkirin. Ev cureyê bataryayê di salên dawî de ji %26 karîgerî û jiyana karûbarê zêdetirî 30 salan bi dest xistiye.
[4] Karbidestiya heyî ya panelên rojê yên malê bi qasî 22%.
Mesrefa sîlîkona polîkrîstalîn ji silicona monokrîstal kêmtir e, lê kêmtir bikêr e û temenê wê kurttir e. Karbidestiya kêmtir tê vê wateyê ku bêtir panel û bêtir cîh hewce ne.
Hucreyên rojê li ser bingeha teknolojiya galium arsenîd (GaAs) ya pir-pêkvekirî ji hucreyên rojê yên kevneşopî bi bandortir in. Van şaneyan xwedan avahiyek pir-qatî ne, û her qatek materyalek cûda bikar tîne, wek galium fosfîdê îndyûm (GaInP), galium arsenîdê îndyûm (InGaAs) û germanium (Ge), da ku dirêjahiya pêlên cûda yên tîrêja rojê bigire. Tevî ku ev hucreyên pirzimanî tê çaverê kirin ku bigihîjin karîgeriyên bilind, ew hîn jî ji lêçûnên hilberînê yên bilind û lêkolîn û pêşkeftina nemir dikişînin, ku fersendiya wan a bazirganî û sepanên pratîkî sînordar dike.
02 film
Rêzeya sereke ya hilberên fotovoltaîk ên fîlima zirav ên di bazara gerdûnî de modulên fotovoltaîk ên kadmium teluride (CdTe) ne. Bi mîlyonan modulên weha li çaraliyê cîhanê hatine saz kirin, bi kapasîteya hilberîna hêzê ya herî zêde ji 30GW. Ew bi giranî ji bo hilberîna elektrîkê-pîvana karûbar li Dewletên Yekbûyî têne bikar anîn. karxane.
Di vê teknolojiya fîlima zirav de, modulek rojê ya 1 metre çargoşe ji bataryayek nîkel-kadmium (Ni-Cd) bi mezinahiya AAA-yê kêmtir kadmium dihewîne. Wekî din, kadmiuma di modulên rojê de bi telûrîûmê ve girêdayî ye, ku di avê de nayê çareser kirin û di germahiyên bi qasî 1,200 °C de domdar dimîne. Van faktor xetereyên jehrîn ên karanîna kadmium teluride di bataryayên fîlima nazik de kêm dikin.
Naveroka teluriumê di qalikê dinyayê de tenê 0,001 par ji mîlyon e. Mîna ku platîn hêmanek kêm e, kêmbûna telurium dikare bi girîngî bandorê li lêçûna modulek kadmium teluride bike. Lêbelê, bi pratîkên vezîvirandinê ve gengaz e ku meriv vê pirsgirêkê sivik bike.
Karbidestiya modulên kadmium teluride dikare bigihîje 18,6%, û karbidestiya pîlê di hawîrdorek laboratîfê de dikare ji 22% derbas bibe. [5] Bikaranîna dopinga arsenîk ji bo şûna dopinga sifir, ku ji demek dirêj ve hatî bikar anîn, dikare jiyana modulê pir baştir bike û bigihîje astek ku bi bataryayên krîstal re tê berhev kirin.
03 Teknolojiyên nûjen
Teknolojiyên fotovoltaîk ên nûjen ên ku bi karanîna fîlimên ultra-tenik (kêmtir ji 1 mîkron) û teknîkên depokirina rasterast bikar tînin dê lêçûnên hilberînê kêm bike û ji bo hucreyên rojê nîvconduktorên qalîteya bilind peyda bike. Tê payîn ku ev teknolojiyên bibin hevrikên materyalên sazkirî yên wekî silicon, kadmium teluride û galium arsenide.
[6] Di vî warî de sê teknolojiyên fîlima nazik ên naskirî hene: sulfîdê sifir zinc tin (Cu2ZnSnS4 an CZTS), fosfîdê zinc (Zn3P2) û nanotubeyên karbonê yên yek-dîwar (SWCNT). Di mîhengek laboratîfê de, hucreyên rojê yên sifir indyum galium selenide (CIGS) gihîştine lûtkeya paşîn a 22,4%. Lêbelê, dubarekirina van astên karîgeriyê li ser pîvanek bazirganî pirsgirêkek dimîne.
[7] Hucreyên fîlima nazik a halide perovskite teknolojiyek rojê ya balkêş e. Perovskit celebek maddeyek e ku bi avahiyek krîstal a tîpîk a formula kîmyewî ABX3 e. Ew mîneralek zer, qehweyî an reş e ku pêkhateya wê ya sereke tîtanate kalsiyûm (CaTiO3) ye. Hucreyên rojê yên tandem perovskite-based silicon-bazirganî yên ku ji hêla pargîdaniya Keyaniya Yekbûyî Oxford PV ve têne hilberandin gihîştine rekorek 28,6% û dê îsal bikeve hilberînê.
[8] Tenê di nav çend salan de, şaneyên rojê yên perovskit karîgeriyên mîna yên şaneyên kadmium teluride yên heyî yên fîlima nazik bi dest xistine. Di lêkolîn û pêşkeftina destpêkê ya bataryayên perovskite de, temenê pirsgirêkek mezin bû, ew qas kurt bû ku ew tenê bi mehan dikare were hesibandin.
Îro, hucreyên perovskite jiyana karûbarê 25 sal an jî zêdetir heye. Heya nuha, avantajên hucreyên rojê yên perovskite karbidestiya veguheztinê ya bilind (zêdeyî 25%), lêçûnên hilberînê yên kêm û germahiyên kêm ên ku ji bo pêvajoya hilberînê hewce ne.
Avakirina panelên rojê yên yekbûyî
Hin hucreyên rojê têne sêwirandin ku tenê beşek ji spektruma rojê bigirin dema ku rê didin ku ronahiya xuya derbas bibe. Ji van şaneyên şefaf re şaneyên rojê yên bi reng-hesaskirî (DSC) tê gotin û di sala 1991 de li Swîsreyê ji dayik bûne. Encamên nû yên R&D di van salên dawî de kargêriya DSC-yan çêtir kirine, û dibe ku demek dirêj nemîne ku ev panelên rojê li sûkê derkevin.
Hin pargîdan nanoparçeyên înorganîk di qatên polîkarbonat ên camê de vedihewînin. Nanoparçeyên di vê teknolojiyê de beşên taybetî yên spektrumê diguhezînin qeraxa camê, dihêlin piraniya spektrumê derbas bibe. Ronahiya ku li qiraxa camê tê komkirin piştre ji hêla hucreyên rojê ve tê hilanîn. Wekî din, teknolojiya ji bo sepandina materyalên fîlima nazik perovskite li pencereyên tavê yên zelal û avakirina dîwarên derveyî niha tê lêkolîn kirin.
Materyalên xav ji bo enerjiya rojê hewce ne
Ji bo zêdekirina hilberîna enerjiya rojê, dê daxwaziya ji bo derxistina madeyên xav ên girîng ên wekî silicon, zîv, sifir û aluminium zêde bibe. Wezareta Enerjiyê ya Dewletên Yekbûyî diyar dike ku bi qasî 12% ji silicona pola metalurjîkî ya cîhanê (MGS) ji bo panelên rojê di polîsîlîonê de tê hilanîn.
Chinaîn di vî warî de lîstikvanek sereke ye, ku di sala 2020-an de bi qasî% 70-ê MGS-ya cîhanê û% 77-ê peydakirina polysilicon-a xwe hildiberîne.
Pêvajoya veguherîna silicon nav polysilicon germahiyên pir bilind hewce dike. Li Çînê enerjiya van pêvajoyan bi giranî ji komirê tê. Xinjiang xwedan çavkaniyên komirê yên zêde û lêçûnên kêm elektrîkê ye, û hilberîna wê ya polysilicon% 45 ji hilberîna cîhanî pêk tîne.
[12] Hilberîna panelên rojê bi qasî %10 zîvê cîhanê dixwe. Karanîna zîv di serî de li Meksîka, Çîn, Perû, Şîlî, Awustralya, Rûsya û Polonya pêk tê û dikare bibe sedema pirsgirêkên wekî qirêjbûna metalên giran û veguheztina bi zorê ya civakên herêmî.
Karanîna sifir û alûmînyûmê di heman demê de kêşeyên karanîna axê jî çêdike. Lêkolîna Jeolojîk a Dewletên Yekbûyî destnîşan dike ku Şîlî ji sedî 27ê hilberîna sifir a gerdûnî pêk tê, li pey Perû (10%), Chinaîn (8%) û Komara Demokratîk a Kongo (8%). Ajansa Enerjiyê ya Navneteweyî (IEA) di wê baweriyê de ye ku heke heya sala 2050-an karanîna enerjiya nûjenkirî ya gerdûnî bigihîje ji sedî 100, dê daxwaziya sifir ji projeyên rojê sê qat zêde bibe.
[13] Encam
Dê enerjiya rojê rojekê bibe çavkaniya sereke ya enerjiyê? Bihayê enerjiya rojê dadikeve û karîgerî baştir dibe. Di vê navberê de, gelek rêyên teknolojiya rojê yên cihêreng hene ku meriv ji wan hilbijêrin. Em ê kengê yek an du teknolojiyên nas bikin û wan bi rastî bixebitin? Meriv çawa enerjiya rojê di nav torê de yek dike?
Pêşveçûna enerjiya rojê ji pisporiyê berbi serdestiyê potansiyela wê ya ku hewcedariyên me yên enerjiyê bicîh bîne û derbas bike ronî dike. Gava ku hucreyên rojê yên krîstal niha li sûkê serdest in, pêşkeftinên di teknolojiya fîlima zirav û teknolojiyên nû yên wekî kadmium teluride û perovskites de rê li ber sepanên rojê yên bikêrtir û yekbûyî vedike. Enerjiya rojê hîna jî bi gelek pirsgirêkan re rû bi rû dimîne, wek bandora jîngehê ya madenê madeyên xav û tengasiyên di hilberînê de, lê her tiştî, ew pîşesaziyek bilez, nûjen û hêvîdar e.
Bi hevsengiya rast a pêşkeftinên teknolojîk û pratîkên domdar re, mezinbûn û pêşkeftina enerjiya rojê dê rê li ber pêşerojek enerjiya paqijtir, pirtir veke. Ji ber vê yekê, ew ê di tevliheviya enerjiyê ya Dewletên Yekbûyî de mezinbûnek girîng nîşan bide û tê pêşbînîkirin ku bibe çareseriyek domdar a gerdûnî.