Iroyin
Ifọrọwọrọ kukuru lori awọn oriṣi awọn sẹẹli oorun
Agbara oorun jẹ ẹẹkan ti o tọju ọkọ ofurufu ti ilọsiwaju ati diẹ ninu awọn ohun elo ti o wuyi, ṣugbọn iyẹn kii ṣe ọran naa. Ni ọdun mẹwa sẹhin, agbara oorun ti yipada lati orisun agbara onakan si ọwọn pataki ti ala-ilẹ agbara agbaye.
Ilẹ-aye ti wa ni ifihan nigbagbogbo si isunmọ 173,000TW ti itankalẹ oorun, eyiti o ju igba mẹwa lọ eletan ina mọnamọna apapọ agbaye.
[1] Eyi tumọ si pe agbara oorun ni agbara lati pade gbogbo awọn aini agbara wa.
Ni idaji akọkọ ti 2023, iran agbara oorun ṣe iṣiro fun 5.77% ti gbogbo iran agbara AMẸRIKA, lati 4.95% ni ọdun 2022.
[2] Botilẹjẹpe awọn epo fosaili (paapaa gaasi adayeba ati edu) yoo ṣe iṣiro to bi 60.4% ti iran agbara AMẸRIKA ni ọdun 2022,
[3] Ṣugbọn ipa ti ndagba ti agbara oorun ati idagbasoke iyara ti imọ-ẹrọ agbara oorun yẹ akiyesi.
Lọwọlọwọ, awọn ẹka pataki mẹta ti awọn sẹẹli oorun (ti a tun mọ ni awọn sẹẹli fọtovoltaic (PV)) wa lori ọja: crystalline, tinrin-fiimu, ati awọn imọ-ẹrọ ti n yọ jade. Awọn iru awọn batiri mẹta wọnyi ni awọn anfani tiwọn ni awọn ofin ṣiṣe, idiyele, ati igbesi aye.
01 kirisita
Pupọ julọ awọn paneli oorun ti oke ile ni a ṣe lati ohun alumọni monocrystalline mimọ-giga. Iru batiri yii ti ṣaṣeyọri ṣiṣe diẹ sii ju 26% ati igbesi aye iṣẹ ti o ju ọdun 30 lọ ni awọn ọdun aipẹ.
[4] Iṣiṣẹ lọwọlọwọ ti awọn panẹli oorun ile jẹ nipa 22%.
Silikoni polycrystalline iye owo kere ju silikoni monocrystalline, ṣugbọn ko ṣiṣẹ daradara ati pe o ni igbesi aye kukuru. Iṣiṣẹ kekere tumọ si awọn panẹli diẹ sii ati agbegbe diẹ sii ni a nilo.
Awọn sẹẹli oorun da lori multi-junction gallium arsenide (GaAs) ọna ẹrọ ni o wa siwaju sii daradara ju ibile oorun ẹyin. Awọn sẹẹli wọnyi ni eto-ọpọ-Layer, ati pe Layer kọọkan nlo ohun elo ti o yatọ, gẹgẹbi indium gallium phosphide (GaInP), indium gallium arsenide (InGaAs) ati germanium (Ge), lati fa oriṣiriṣi awọn igbi gigun ti oorun. Botilẹjẹpe awọn sẹẹli multijunction wọnyi ni a nireti lati ṣaṣeyọri awọn iṣẹ ṣiṣe giga, wọn tun jiya lati awọn idiyele iṣelọpọ giga ati iwadii ati idagbasoke ti ko dagba, eyiti o ṣe idiwọ iṣeeṣe iṣowo wọn ati awọn ohun elo to wulo.
02 fiimu
Ojulowo ti awọn ọja fọtovoltaic fiimu tinrin ni ọja agbaye jẹ awọn modulu fọtovoltaic cadmium telluride (CdTe). Awọn miliọnu ti iru awọn modulu ni a ti fi sori ẹrọ ni ayika agbaye, pẹlu agbara iran agbara ti o ga ju 30GW lọ. Wọn jẹ lilo ni pataki fun iran agbara-iwọn lilo ni Amẹrika. ile-iṣẹ.
Ninu imọ-ẹrọ tinrin-fiimu yii, module oorun oni-square-mita kan ni cadmium kere si ju batiri nickel-cadmium (Ni-Cd) ti o ni iwọn AAA lọ. Ni afikun, cadmium ti o wa ninu awọn modulu oorun wa ni owun si tellurium, eyiti ko ṣee ṣe ninu omi ti o duro ni iduroṣinṣin ni awọn iwọn otutu ti o ga to 1,200°C. Awọn ifosiwewe wọnyi dinku awọn eewu majele ti lilo cadmium telluride ninu awọn batiri fiimu tinrin.
Awọn akoonu ti tellurium ninu erupẹ ilẹ jẹ awọn ẹya 0.001 nikan fun miliọnu kan. Gẹgẹ bi Pilatnomu jẹ nkan ti o ṣọwọn, aibikita tellurium le ni ipa pataki ni idiyele idiyele ti module telluride cadmium kan. Sibẹsibẹ, o ṣee ṣe lati dinku iṣoro yii nipasẹ awọn iṣe atunlo.
Iṣiṣẹ ti awọn modulu telluride cadmium le de ọdọ 18.6%, ati ṣiṣe batiri ni agbegbe yàrá kan le kọja 22%. [5] Lilo arsenic doping lati rọpo doping Ejò, eyiti o ti lo fun igba pipẹ, le mu igbesi aye module dara pupọ ati de ipele ti o jọra si awọn batiri gara.
03 Nyoju imo ero
Awọn imọ-ẹrọ fọtovoltaic ti n yọ jade nipa lilo awọn fiimu tinrin ultra (kere ju 1 micron) ati awọn ilana ifisilẹ taara yoo dinku awọn idiyele iṣelọpọ ati pese awọn semikondokito to gaju fun awọn sẹẹli oorun. Awọn imọ-ẹrọ wọnyi ni a nireti lati di awọn oludije si awọn ohun elo ti iṣeto bi silikoni, cadmium telluride ati gallium arsenide.
[6] Awọn imọ-ẹrọ fiimu tinrin olokiki mẹta lo wa ni aaye yii: Ejò zinc tin sulfide (Cu2ZnSnSnS4 tabi CZTS), zinc phosphide (Zn3P2) ati awọn nanotubes carbon olodi kan (SWCNT). Ninu eto yàrá-yàrá, Ejò indium gallium selenide (CIGS) awọn sẹẹli oorun ti de iṣẹ ṣiṣe ti o wuyi ti 22.4%. Bibẹẹkọ, ṣiṣatunṣe iru awọn ipele ṣiṣe lori iwọn iṣowo jẹ ipenija.
[7]Lead halide perovskite tinrin fiimu ẹyin jẹ ẹya wuni nyoju imo ero. Perovskite jẹ iru nkan ti o ni apẹrẹ gara ti aṣa ti agbekalẹ kemikali ABX3. O jẹ ohun alumọni ofeefee, brown tabi dudu ti paati akọkọ jẹ kalisiomu titanate (CaTiO3). Awọn sẹẹli oorun perovskite tandem ti ohun alumọni ti iṣowo ti iṣelọpọ nipasẹ ile-iṣẹ UK Oxford PV ti ṣaṣeyọri ṣiṣe igbasilẹ ti 28.6% ati pe yoo lọ si iṣelọpọ ni ọdun yii.
[8]Ni ọdun diẹ, awọn sẹẹli oorun perovskite ti ṣaṣeyọri awọn iṣẹ ṣiṣe ti o jọra ti cadmium telluride tinrin-fiimu ti o wa tẹlẹ. Ni ibẹrẹ iwadi ati idagbasoke ti awọn batiri perovskite, igbesi aye jẹ ọrọ nla kan, kukuru pe o le ṣe iṣiro nikan ni awọn osu.
Loni, awọn sẹẹli perovskite ni igbesi aye iṣẹ ti ọdun 25 tabi diẹ sii. Lọwọlọwọ, awọn anfani ti awọn sẹẹli oorun perovskite jẹ ṣiṣe iyipada giga (diẹ sii ju 25%), awọn idiyele iṣelọpọ kekere ati awọn iwọn otutu kekere ti o nilo fun ilana iṣelọpọ.
Ilé ese oorun paneli
Diẹ ninu awọn sẹẹli ti oorun jẹ apẹrẹ lati gba apakan kan ti iwoye oorun lakoko gbigba ina ti o han lati kọja. Awọn sẹẹli ti o han gbangba wọnyi ni a pe ni awọn sẹẹli oorun ti o ni awọ-ara (DSC) ati pe a bi ni Switzerland ni ọdun 1991. Awọn abajade R&D tuntun ni awọn ọdun aipẹ ti mu ilọsiwaju ti awọn DSC dara si, ati pe o le ma pẹ diẹ ṣaaju ki awọn panẹli oorun wọnyi yoo wa lori ọja naa.
Diẹ ninu awọn ile-iṣẹ fi awọn ẹwẹ titobi ara sinu awọn fẹlẹfẹlẹ polycarbonate ti gilasi. Awọn ẹwẹ titobi ni imọ-ẹrọ yii yi awọn ẹya kan pato ti spekitiriumu si eti gilasi naa, gbigba pupọ julọ julọ.Oniranran lati kọja. Ina ti o dojukọ ni eti gilasi lẹhinna ni ijanu nipasẹ awọn sẹẹli oorun. Ni afikun, imọ-ẹrọ fun lilo awọn ohun elo fiimu tinrin perovskite si awọn ferese oorun ti o han gbangba ati awọn odi ita ile ti wa ni ikẹkọ lọwọlọwọ.
Awọn ohun elo aise nilo fun agbara oorun
Lati mu iran agbara oorun pọ si, ibeere fun iwakusa ti awọn ohun elo aise pataki gẹgẹbi ohun alumọni, fadaka, bàbà ati aluminiomu yoo pọ si. Ẹka Agbara AMẸRIKA sọ pe isunmọ 12% ti ohun alumọni ipele irin-irin ni agbaye (MGS) ti ni ilọsiwaju sinu polysilicon fun awọn panẹli oorun.
Orile-ede China jẹ oṣere pataki ni aaye yii, ti n ṣejade isunmọ 70% ti MGS agbaye ati 77% ti ipese polysilicon rẹ ni ọdun 2020.
Ilana ti yiyipada ohun alumọni sinu polysilicon nilo awọn iwọn otutu ti o ga pupọ. Ni Ilu China, agbara fun awọn ilana wọnyi wa lati inu eedu. Xinjiang ni awọn orisun eedu lọpọlọpọ ati awọn idiyele ina mọnamọna kekere, ati awọn iroyin iṣelọpọ polysilicon rẹ fun 45% ti iṣelọpọ agbaye.
[12]Iṣẹjade awọn panẹli oorun n gba to 10% ti fadaka agbaye. Iwakusa fadaka waye ni akọkọ ni Ilu Meksiko, China, Perú, Chile, Australia, Russia ati Polandii ati pe o le ja si awọn iṣoro bii ibajẹ irin ti o wuwo ati iṣipopada fi agbara mu awọn agbegbe agbegbe.
Iwakusa idẹ ati aluminiomu tun jẹ awọn italaya lilo ilẹ. Iwadi Jiolojikali AMẸRIKA ṣe akiyesi pe Chile ṣe iṣiro fun 27% ti iṣelọpọ bàbà agbaye, atẹle nipasẹ Perú (10%), China (8%) ati Democratic Republic of Congo (8%). Ile-iṣẹ Agbara Kariaye (IEA) gbagbọ pe ti lilo agbara isọdọtun agbaye ba de 100% nipasẹ ọdun 2050, ibeere fun bàbà lati awọn iṣẹ akanṣe oorun yoo fẹrẹ di mẹta.
[13] Ipari
Njẹ agbara oorun ni ọjọ kan di orisun agbara akọkọ wa? Awọn owo ti oorun agbara ti wa ni ja bo ati ṣiṣe ti wa ni imudarasi. Lakoko, ọpọlọpọ awọn ọna imọ-ẹrọ oorun lo wa lati yan lati. Nigbawo ni a yoo ṣe idanimọ ọkan tabi meji awọn imọ-ẹrọ ati jẹ ki wọn ṣiṣẹ gangan? Bawo ni lati ṣepọ agbara oorun sinu akoj?
Itankalẹ agbara oorun lati pataki si ojulowo ṣe afihan agbara rẹ lati pade ati kọja awọn iwulo agbara wa. Lakoko ti awọn sẹẹli oorun kirisita n jẹ gaba lori ọja lọwọlọwọ, awọn ilọsiwaju ninu imọ-ẹrọ fiimu tinrin ati awọn imọ-ẹrọ ti n yọ jade gẹgẹbi cadmium telluride ati perovskites n ṣe ọna fun awọn ohun elo oorun ti o munadoko diẹ sii ati iṣọpọ. Agbara oorun si tun dojukọ ọpọlọpọ awọn italaya, gẹgẹbi ipa ayika ti iwakusa ohun elo aise ati awọn igo ni iṣelọpọ, ṣugbọn lẹhin gbogbo rẹ, o jẹ ile-iṣẹ idagbasoke ni iyara, imotuntun ati ile-iṣẹ ti o ni ileri.
Pẹlu iwọntunwọnsi ti o tọ ti awọn ilọsiwaju imọ-ẹrọ ati awọn iṣe alagbero, idagbasoke ati idagbasoke agbara oorun yoo pa ọna fun mimọ, ọjọ iwaju agbara lọpọlọpọ. Nitori eyi, yoo ṣe afihan idagbasoke pataki ni apapọ agbara AMẸRIKA ati pe a nireti lati di ojutu alagbero agbaye.