He matapaki poto mo nga momo pukoro solar

Ko te kaha o te ra te tiaki i nga waka mokowhiti matatau me etahi taputapu whakapaipai, engari kua kore tera. I roto i nga tau tekau kua hipa, kua huri te hiko o te ra mai i te puna hiko motuhake ki te pou matua o te whenua hiko o te ao.

Kei te kitea tonutia te whenua ki te 173,000TW o te iraruke o te ra, he neke atu i te tekau nga wa o te tono hiko o te ao.

[1] Ko te tikanga he kaha te kaha o te ra ki te whakatutuki i o tatou hiahia katoa.

I te haurua tuatahi o te tau 2023, ko te whakaputanga hiko solar te 5.77% o te katoa o te whakaputa hiko o Amerika, mai i te 4.95% i te tau 2022.

[2] Ahakoa ko nga kora matatoka (te nuinga o te hau me te waro) ka eke ki te 60.4% o te hanga hiko o Amerika i te tau 2022,

[3] Engari ko te tipu haere o te kaha o te ra me te whanaketanga tere o te hangarau hiko solar e tika ana kia arohia.

 

Ngā momo pūtau solar

 

I tenei wa, e toru nga waahanga nui o nga pūtau solar (e mohiotia ana ko te photovoltaic (PV) pūtau) i runga i te maakete: te karaihe, te kiriata kikokore, me nga hangarau hou. Ko enei momo pākahiko e toru kei a raatau ake nga painga i runga i te pai, te utu, me te oranga.

 

01 tioata

Ko te nuinga o nga papa o te tuanui o te kaainga he mea hanga mai i te silicon monocrystalline tino parakore. Ko tenei momo pākahiko kua eke ki te kaha o te 26% neke atu i te 30 tau te roa o te mahi i nga tau tata nei.

[4] Ko te kaha o naianei o nga panui solar whare kei te 22%.

 

He iti ake te utu o te silicon polycrystalline i te silicon monocrystalline, engari he iti ake te whai hua me te poto ake o te oranga. Ko te iti ake o te mahi ka nui ake nga panui me te nui ake o te waahi ka hiahiatia.

 

Pūtau solar i runga i te hangarau gallium arsenide (GaAs) he pai ake te hangarau atu i nga pūtau solar tuku iho. He hanganga paparanga-maha o enei ruma, a, he rereke nga mea e whakamahia ana e ia paparanga, penei i te indium gallium phosphide (GaInP), indium gallium arsenide (InGaAs) me te germanium (Ge), hei tango i nga roangaru rereke o te ra. Ahakoa ko enei pūtau multijunction e tika ana kia eke ki te whai hua nui, kei te mamae tonu ratou i nga utu hangahanga nui me te rangahau me te whakawhanaketanga kaore ano kia pakeke, e whakatiki ana i a raatau mahi arumoni me o raatau mahi.

 

02 kiriata

Ko te kaupapa nui o nga hua whakaahua-kiriata angiangi i te maakete o te ao ko te cadmium telluride (CdTe) nga waahanga whakaahua. E hia miriona o enei momo waahanga kua whakauruhia puta noa i te ao, me te kaha whakangao hiko neke atu i te 30GW. Ka whakamahia te nuinga mo te whakangao hiko i roto i te United States. wheketere.

 

I roto i tenei hangarau-kiriata angiangi, he iti ake te cadmium i roto i te 1-tapawha-mita kōwae solar i te pākahiko nickel-cadmium (Ni-Cd) AAA-rahi. I tua atu, ko te cadmium i roto i nga waahanga solar ka herea ki te tellurium, he kore e rewa i roto i te wai, ka mau tonu ki nga pāmahana tae atu ki te 1,200°C. Ko enei mea ka whakaiti i nga kino paitini o te whakamahi cadmium telluride i roto i nga pākahiko kiriata angiangi.

 

Ko te kiko o te tellurium i roto i te kirinuku o te whenua he 0.001 nga wahanga mo ia miriona. Pērā i te konukawata he huānga onge, ko te onge o te tellurium ka tino pa ki te utu o te kōwae cadmium telluride. Heoi ano, ka taea te whakararu i tenei raru ma nga mahi hangarua.

Ko te kaha o nga waahanga cadmium telluride ka eke ki te 18.6%, a ko te kaha o te pākahiko i roto i te taiao taiwhanga ka nui ake i te 22%. [5] Ma te whakamahi i te doping arsenic hei whakakapi i te doping parahi, kua roa nei e whakamahia ana, ka taea te whakapai ake i te oranga o te kōwae me te eke ki te taumata e rite ana ki nga pākahiko karaihe.

 

03Nga hangarau hou

 

Ko nga hangarau photovoltaic e puta mai ana ma te whakamahi i nga kiriata tino kikokore (iti iho i te 1 micron) me nga tikanga tukunga tika ka whakaiti i nga utu whakaputa me te whakarato i nga semiconductors-kounga teitei mo nga pūtau solar. Ko enei hangarau e tika ana hei whakataetae ki nga taonga kua whakapumautia penei i te silicon, cadmium telluride me te gallium arsenide.

 

[6]E toru nga hangarau kiriata angiangi rongonui i tenei mara: konutea konutea tine sulfide (Cu2ZnSnS4 or CZTS), zinc phosphide (Zn3P2) me te waro nanotubes kotahi-taiepa (SWCNT). I roto i te taiwhanga taiwhanga, ko te parahi indium gallium selenide (CIGS) pūtau solar kua eke ki te 22.4%. Heoi, he wero tonu te whakahoki i nga taumata whai hua i runga i te tauine arumoni.

[7]Ko nga pūtau kiriata angiangi te haurua perovskite he hangarau ra ataahua ka puta. Ko te Perovskite he momo matū me te hanga karaihe angamaheni o te tauira matū ABX3. He kohuke kowhai, parauri, pango ranei, ko tona waahanga matua ko te calcium titanate (CaTiO3). Ko nga pūtau solar perovskite tandem tauine-a-hokohoko-a-hokohoko i hangaia e te kamupene UK Oxford PV kua eke ki te 28.6% te pai o te rekoata ka uru ki te mahi i tenei tau.

[8]I roto noa i nga tau, kua tutuki nga huanga o nga pūtau solar perovskite he rite ki era o nga pūtau angiangi o te cadmium telluride. I nga rangahau moata me te whakawhanaketanga o nga pākahiko perovskite, he take nui te roanga o te ora, he poto rawa ka taea te tatau i roto i nga marama.

I tenei ra, he 25 tau neke atu ranei te roa o te oranga o nga pūtau perovskite. I tenei wa, ko nga painga o te perovskite solar cell he pai te whakarereketanga teitei (neke atu i te 25%), he iti nga utu whakaputa me te iti o te wera e hiahiatia ana mo te tukanga whakaputa.

 

Te hanga i nga panui solar whakakotahi

 

Ko etahi o nga pūtau solar he mea hoahoa ki te hopu i tetahi waahanga noa o te hihinga o te ra i te wa e tuku ana te marama kitea kia puta. Ko enei pūtau maramara e kiia ana ko te waikano-taiao (DSC) a i whanau mai i Switzerland i te tau 1991. Ko nga hua R&D hou i nga tau tata nei kua pai ake te pai o nga DSC, a, kare pea e roa ka puta enei panui solar ki te maakete.

 

Ko etahi o nga kamupene ka whakauru i nga matūriki nano parakore ki roto i nga paparanga polycarbonate o te karaihe. Ko nga matūriki nano i roto i tenei hangarau ka huri i nga waahanga motuhake o te awhiowhio ki te taha o te karaehe, ka taea e te nuinga o te awhiowhio te whakawhiti. Ko te rama e kukū ana ki te taha o te karaihe ka mauhia e nga pūtau solar. I tua atu, kei te rangahauhia te hangarau mo te whakamahi i nga taonga kiriata angiangi perovskite ki nga matapihi marama marama me te hanga pakitara o waho.

 

Ko nga rauemi mata e hiahiatia ana mo te kaha o te ra

Hei whakanui ake i te hanga hiko o te ra, ka piki ake te tono mo te keri o nga rawa mata nui penei i te silicon, te hiriwa, te parahi me te konumohe. E kii ana te Tari Pungao o Amerika, tata ki te 12% o te kirika whakarewa whakarewa (MGS) o te ao ka tukatukahia hei polysilicon mo nga panui solar.

 

He kaitakaro nui a Haina ki tenei mara, e whakaputa ana i te 70% o nga MGS o te ao me te 77% o tana tuku polysilicon i te tau 2020.

 

Ko te tukanga o te huri i te silicon ki roto i te polysilicone me tino werawera. I Haina, ko te kaha mo enei mahi ka ahu mai i te waro. He nui nga rauemi waro a Xinjiang me te iti o nga utu hiko, a ko tana hanga polysilicon e 45% o nga mahi o te ao.

 

[12]Ko te hanga o nga panui solar e pau ana i te 10% o te hiriwa o te ao. Ko te keri hiriwa te nuinga o Mexico, Haina, Peru, Chile, Ahitereiria, Ruhia me Poroni ka raru pea ka pa mai te poke o te konganuku taumaha me te nuku kaha o nga hapori o te rohe.

 

Ko te keri parahi me te konumohe he wero mo te whakamahi whenua. Ko te US Geological Survey e kii ana ko Chile te 27% o te hanga parahi o te ao, ka whai ko Peru (10%), Haina (8%) me te Manapori Republic of Congo (8%). E whakapono ana te International Energy Agency (IEA) mena ka eke ki te 100% i te tau 2050, ka tata te toru nga tono mo te parahi mai i nga kaupapa solar.

[13]Whakamutunga

 

Ka noho mai te kaha o te ra i tetahi ra hei puna hiko matua? Kei te heke te utu o te hiko o te ra, kei te pai ake te pai. I tenei wa, he maha nga huarahi hangarau solar hei whiriwhiri mai. Ahea tatou ka tautuhi i tetahi, e rua ranei nga hangarau ka tino mahi? Me pehea te whakauru i te kaha o te ra ki te matiti?

 

Ko te whanaketanga o te hiko o te ra mai i te motuhake ki te auraki e whakaatu ana i tona kaha ki te whakatutuki me te nui atu i o maatau hiahia. Ahakoa ko nga pūtau solar tioata kei te rangatira i te maakete i tenei wa, ko te ahu whakamua i roto i te hangarau-kiriata angiangi me nga hangarau hou penei i te cadmium telluride me te perovskites kei te para i te huarahi mo te pai ake me te whakakotahi i nga tono solar. He maha tonu nga wero e pa ana ki te kaha o te ra, penei i te paanga ki te taiao o te keri rauemi mata me nga kohanga pounamu i roto i te whakaputanga, engari i muri i nga mea katoa, he umanga tere te tipu, auaha, me te oati.

 

Ma te taurite tika o te ahunga whakamua hangarau me nga mahi toiwhiua, ko te tipu me te whanaketanga o te hiko o te ra ka para te huarahi mo te ma, te nui ake o te kaha a meake nei. Na tenei, ka whakaatu i te tipu nui i roto i te ranunga hiko o te US me te tumanako ka noho hei otinga pumau mo te ao.