Yangiliklar
Quyosh xujayralarining turlari haqida qisqacha muhokama
Quyosh energiyasi bir paytlar ilg'or kosmik kemalar va ba'zi ajoyib asboblarning himoyasi edi, ammo endi bunday emas. So'nggi o'n yil ichida quyosh energiyasi muhim energiya manbasidan global energetika landshaftining asosiy ustuniga aylandi.
Yer doimiy ravishda taxminan 173 000 TVt quyosh radiatsiyasiga ta'sir qiladi, bu global elektr energiyasiga bo'lgan o'rtacha talabdan o'n barobar ko'proqdir.
[1] Bu quyosh energiyasi bizning barcha energiya ehtiyojlarimizni qondirish qobiliyatiga ega ekanligini anglatadi.
2023-yilning birinchi yarmida quyosh energiyasi ishlab chiqarish 2022-yildagi 4,95 foizdan AQShdagi jami elektr ishlab chiqarishning 5,77 foizini tashkil etdi.
[2] Fotoalbom yoqilg'ilar (asosan tabiiy gaz va ko'mir) 2022 yilda AQShda ishlab chiqarilgan elektr energiyasining 60,4 foizini tashkil qilsa ham,
[3] Ammo quyosh energiyasining ortib borayotgan ta'siri va quyosh energiyasi texnologiyasining jadal rivojlanishi e'tiborga loyiqdir.
Hozirgi vaqtda bozorda quyosh batareyalarining uchta asosiy toifasi (shuningdek, fotovoltaik (PV) xujayralari sifatida tanilgan) mavjud: kristalli, yupqa plyonkali va rivojlanayotgan texnologiyalar. Ushbu uch turdagi batareyalar samaradorlik, xarajat va xizmat muddati bo'yicha o'zlarining afzalliklariga ega.
01 kristalli
Uyning tomidagi quyosh panellarining aksariyati yuqori toza monokristalli kremniydan tayyorlanadi. Ushbu turdagi akkumulyator so'nggi yillarda 26% dan ortiq samaradorlikka va 30 yildan ortiq xizmat muddatiga erishdi.
[4] Maishiy quyosh panellarining hozirgi samaradorligi taxminan 22% ni tashkil qiladi.
Polikristalli kremniy monokristalli kremniyga qaraganda arzonroq turadi, lekin unumdorligi past va umri qisqaroq. Past samaradorlik ko'proq panellar va ko'proq maydon kerakligini anglatadi.
Quyosh xujayralari ko'p ulanishli galyum arsenid (GaAs) texnologiyasiga asoslangan an'anaviy quyosh xujayralariga qaraganda samaraliroq. Ushbu hujayralar ko'p qatlamli tuzilishga ega va har bir qatlam quyosh nurining turli to'lqin uzunliklarini o'zlashtirish uchun indiy galyum fosfidi (GaInP), indiy galyum arsenid (InGaAs) va germaniy (Ge) kabi turli xil materiallardan foydalanadi. Ushbu ko'p tarmoqli hujayralar yuqori samaradorlikka erishishi kutilayotgan bo'lsa-da, ular hali ham yuqori ishlab chiqarish xarajatlari va etuk bo'lmagan tadqiqot va ishlanmalardan aziyat chekmoqda, bu ularning tijorat imkoniyatlarini va amaliy qo'llanilishini cheklaydi.
02 film
Jahon bozorida yupqa plyonkali fotovoltaik mahsulotlarning asosiy oqimi kadmiy tellurid (CdTe) fotovoltaik modullari hisoblanadi. Butun dunyo bo'ylab millionlab bunday modullar o'rnatilgan bo'lib, ularning maksimal quvvat ishlab chiqarish quvvati 30 GVt dan oshadi. Ular asosan Qo'shma Shtatlarda kommunal miqyosda energiya ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. zavod.
Ushbu yupqa plyonkali texnologiyada 1 kvadrat metrlik quyosh moduli AAA o'lchamdagi nikel-kadmiy (Ni-Cd) batareyasiga qaraganda kamroq kadmiyni o'z ichiga oladi. Bundan tashqari, quyosh modullaridagi kadmiy suvda erimaydigan va 1200 ° S gacha bo'lgan haroratlarda barqaror bo'lgan tellur bilan bog'langan. Ushbu omillar kadmiy telluridni yupqa plyonkali batareyalarda ishlatishning toksik xavfini kamaytiradi.
Yer qobig'idagi tellurning miqdori millionga atigi 0,001 qismni tashkil qiladi. Platinaning noyob elementi bo'lgani kabi, tellurning noyobligi kadmiy telluri modulining narxiga sezilarli ta'sir ko'rsatishi mumkin. Biroq, bu muammoni qayta ishlash amaliyoti orqali engillashtirish mumkin.
Kadmiy tellurid modullarining samaradorligi 18,6% ga, laboratoriya sharoitida batareyaning samaradorligi 22% dan oshishi mumkin. [5] Uzoq vaqt davomida ishlatilgan mis dopingini almashtirish uchun mishyak dopingidan foydalanish modulning ishlash muddatini sezilarli darajada yaxshilashi va kristall batareyalar bilan taqqoslanadigan darajaga yetishi mumkin.
03 Rivojlanayotgan texnologiyalar
Ultra yupqa plyonkalar (1 mikrondan kam) va to'g'ridan-to'g'ri yotqizish usullaridan foydalangan holda rivojlanayotgan fotovoltaik texnologiyalar ishlab chiqarish xarajatlarini kamaytiradi va quyosh batareyalari uchun yuqori sifatli yarim o'tkazgichlarni beradi. Ushbu texnologiyalar kremniy, kadmiy tellurid va galliy arsenid kabi o'rnatilgan materiallarga raqobatchi bo'lishi kutilmoqda.
[6]Ushbu sohada uchta taniqli yupqa plyonka texnologiyasi mavjud: mis sinkli qalay sulfid (Cu2ZnSnS4 yoki CZTS), sink fosfidi (Zn3P2) va bir devorli uglerod nanotubalari (SWCNT). Laboratoriya sharoitida mis indiy galliy selenid (CIGS) quyosh batareyalari 22,4% ta'sirchan samaradorlikka erishdi. Biroq, bunday samaradorlik darajasini tijorat miqyosida takrorlash muammo bo'lib qolmoqda.
[7]Qoʻrgʻoshin halidi perovskit yupqa plyonkali hujayralar jozibador rivojlanayotgan quyosh texnologiyasidir. Perovskit - ABX3 kimyoviy formulasining tipik kristalli tuzilishiga ega bo'lgan moddaning bir turi. Bu sariq, jigarrang yoki qora mineral bo'lib, uning asosiy komponenti kaltsiy titanat (CaTiO3). Buyuk Britaniyaning Oxford PV kompaniyasi tomonidan ishlab chiqarilgan tijoriy miqyosdagi kremniy asosidagi perovskit tandem quyosh batareyalari 28,6% rekord samaraga erishdi va joriy yilda ishlab chiqarishga kirishadi.
[8]Bir necha yil ichida perovskit quyosh xujayralari mavjud kadmiy tellurid yupqa plyonkali hujayralardagi kabi samaradorlikka erishdi. Perovskit batareyalarining dastlabki tadqiqi va rivojlanishida ishlash muddati katta muammo edi, shuning uchun uni faqat oylarda hisoblash mumkin edi.
Bugungi kunda perovskit xujayralari 25 yil va undan ko'proq xizmat qilish muddatiga ega. Hozirgi vaqtda perovskit quyosh batareyalarining afzalliklari yuqori konversiya samaradorligi (25% dan ortiq), past ishlab chiqarish xarajatlari va ishlab chiqarish jarayoni uchun zarur bo'lgan past haroratdir.
Integratsiyalashgan quyosh panellarini qurish
Ba'zi quyosh xujayralari quyosh spektrining faqat bir qismini olish uchun mo'ljallangan va ko'rinadigan yorug'lik o'tishiga imkon beradi. Ushbu shaffof hujayralar bo'yoqqa sezgir quyosh xujayralari (DSC) deb ataladi va 1991 yilda Shveytsariyada tug'ilgan. So'nggi yillarda yangi ilmiy-tadqiqot ishlari natijalari DSClarning samaradorligini oshirdi va bu quyosh panellari bozorga chiqishiga ko'p vaqt o'tmasligi mumkin.
Ba'zi kompaniyalar noorganik nanozarrachalarni shishaning polikarbonat qatlamlariga quyadilar. Ushbu texnologiyadagi nanozarrachalar spektrning o‘ziga xos qismlarini shisha chetiga o‘tkazib, spektrning katta qismini o‘tkazish imkonini beradi. Shishaning chetida to'plangan yorug'lik keyinchalik quyosh batareyalari tomonidan qo'llaniladi. Bundan tashqari, hozirda shaffof quyosh oynalari va tashqi devorlarni qurish uchun perovskit yupqa plyonkali materiallarni qo'llash texnologiyasi o'rganilmoqda.
Quyosh energiyasi uchun zarur bo'lgan xom ashyo
Quyosh energiyasi ishlab chiqarishni ko'paytirish uchun kremniy, kumush, mis va alyuminiy kabi muhim xom ashyoni qazib olishga bo'lgan talab ortadi. AQSh Energetika vazirligining ta'kidlashicha, dunyodagi metallurgiya uchun mo'ljallangan kremniyning (MGS) taxminan 12% quyosh panellari uchun polisilikonga qayta ishlanadi.
Xitoy bu sohada asosiy o'yinchi bo'lib, 2020 yilda dunyodagi MGSning taxminan 70 foizini va polisilikon ta'minotining 77 foizini ishlab chiqaradi.
Kremniyni polisilikonga aylantirish jarayoni juda yuqori haroratni talab qiladi. Xitoyda bu jarayonlar uchun energiya asosan ko'mirdan olinadi. Shinjonda ko'mir resurslari ko'p va elektr energiyasining arzonligi mavjud bo'lib, uning polisilikon ishlab chiqarishi jahon ishlab chiqarishining 45 foizini tashkil qiladi.
[12]Quyosh panellarini ishlab chiqarish dunyo kumushining taxminan 10% ini iste'mol qiladi. Kumush qazib olish, birinchi navbatda, Meksika, Xitoy, Peru, Chili, Avstraliya, Rossiya va Polshada sodir bo'ladi va og'ir metallarning ifloslanishi va mahalliy jamoalarni majburiy ko'chirish kabi muammolarga olib kelishi mumkin.
Mis va alyuminiy qazib olish ham erdan foydalanishda qiyinchiliklar tug'diradi. AQSh Geologik xizmati ta'kidlashicha, Chili global mis ishlab chiqarishning 27% ni, undan keyin Peru (10%), Xitoy (8%) va Kongo Demokratik Respublikasi (8%). Xalqaro energetika agentligi (IEA) 2050 yilga borib qayta tiklanadigan energiyadan global foydalanish 100% ga yetsa, quyosh loyihalarida misga bo'lgan talab qariyb uch barobar ortadi, deb hisoblaydi.
[13] Xulosa
Quyosh energiyasi bir kun kelib bizning asosiy energiya manbamizga aylanadimi? Quyosh energiyasining narxi pasaymoqda va samaradorlik yaxshilanmoqda. Ayni paytda, tanlash uchun juda ko'p turli xil quyosh texnologiyasi yo'nalishlari mavjud. Qachon biz bir yoki ikkita texnologiyani aniqlaymiz va ularni amalda ishga tushiramiz? Quyosh energiyasini tarmoqqa qanday integratsiya qilish mumkin?
Quyosh energetikasining ixtisoslikdan asosiy oqimga evolyutsiyasi uning energiya ehtiyojlarimizni qondirish va undan yuqori bo'lish imkoniyatlarini ta'kidlaydi. Kristalli quyosh xujayralari hozirda bozorda hukmronlik qilsa-da, yupqa plyonka texnologiyasi va kadmiy tellurid va perovskitlar kabi rivojlanayotgan texnologiyalardagi yutuqlar yanada samarali va integratsiyalashgan quyosh ilovalari uchun yo'l ochmoqda. Quyosh energetikasi hali ham ko'plab muammolarga duch kelmoqda, masalan, xom ashyo qazib olishning atrof-muhitga ta'siri va ishlab chiqarishdagi to'siqlar, ammo bu tez rivojlanayotgan, innovatsion va istiqbolli sanoatdir.
Texnologik yutuqlar va barqaror amaliyotlarning to'g'ri muvozanati bilan quyosh energiyasining o'sishi va rivojlanishi toza, ko'proq energiya kelajagiga yo'l ochadi. Shu sababli, u AQSh energiya aralashmasida sezilarli o'sishni ko'rsatadi va global barqaror yechimga aylanishi kutilmoqda.