Sel suria filem nipis

Sehingga 85% daripada sel solar di pasaran hari ini adalah modul solar kristal. Walau bagaimanapun, pakar memberi jaminan bahawa teknologi filem nipis untuk pengeluaran sel solar ternyata lebih cekap dan oleh itu yang paling menjanjikan daripada modul kristal yang sudah diketahui.

Kelebihan utama teknologi filem nipis ialah kosnya yang rendah, itulah sebabnya ia mempunyai setiap peluang untuk menjadi peneraju pada tahun-tahun akan datang. Modul pangkalan baharu menjadikan panel solar fleksibel, dalam erti kata literal. Ia ringan dan fleksibel, yang membolehkan anda meletakkan bateri sedemikian pada mana-mana permukaan, termasuk permukaan pakaian.

Sel suria fleksibel adalah berdasarkan filem polimer, silikon amorf, aluminium, telur kadmium dan semikonduktor lain, yang telah digunakan dalam pengeluaran pengecas mudah alih untuk telefon bimbit, komputer riba, tablet, kamera video dan alat lain, dalam bentuk boleh dilipat kecil. sel suria. Tetapi jika lebih banyak kuasa diperlukan, maka kawasan modul perlu lebih besar.

Sampel pertama sel suria filem nipis dibuat dengan silikon amorf yang didepositkan pada substrat, dan kecekapannya hanya 4 hingga 5%, dan hayat perkhidmatan tidak lama. Langkah seterusnya teknologi yang sama adalah untuk meningkatkan kecekapan kepada 8% dan memanjangkan hayat perkhidmatan, ia menjadi setanding dengan pendahulu kristalnya. Akhirnya, modul filem nipis generasi ketiga sudah mempunyai kecekapan sebanyak 12%, yang merupakan kemajuan dan daya saing yang ketara.

Indium copper selenide dan cadmium telluride yang digunakan di sini telah memungkinkan untuk mencipta sel suria yang fleksibel dan pengecas mudah alih dengan kecekapan sehingga 10%, dan ini sudah menjadi pencapaian yang ketara, memandangkan ahli fizik berjuang untuk setiap peratusan kecekapan tambahan. Sekarang mari kita lihat dengan lebih dekat cara bateri filem nipis dibuat.

Bagi telurida kadmium, ia mula dikaji sebagai bahan penyerap cahaya pada tahun 1970-an, apabila perlu mencari pilihan terbaik untuk digunakan di angkasa. Sehingga hari ini, telur kadmium kekal sebagai yang paling menjanjikan untuk sel suria. Walau bagaimanapun, persoalan ketoksikan kadmium masih terbuka untuk beberapa lama.

Hasil kajian menunjukkan bahawa bahaya adalah minimum, tahap kadmium yang dilepaskan ke atmosfera tidak berbahaya. Kecekapan adalah 11%, manakala harga per watt adalah satu pertiga lebih rendah daripada analog silikon.

Sekarang untuk tembaga indium selenide. Sejumlah besar indium hari ini digunakan untuk mencipta monitor panel rata, jadi indium bagaimanapun digantikan dengan galium, yang mempunyai sifat yang sama untuk tenaga solar… Bateri filem atas dasar ini mencapai kecekapan sebanyak 20%.

Baru-baru ini, panel polimer telah mula dibangunkan.Di sini, semikonduktor organik berfungsi sebagai bahan penyerap cahaya: fullerene karbon, polifenilena, phthalocyanine tembaga, dll. Ketebalan sel suria ialah 100 nm, tetapi kecekapannya hanya 5 hingga 6%. Tetapi pada masa yang sama, kos pengeluaran agak rendah, filem adalah berpatutan, ringan dan sepenuhnya mesra alam. Atas sebab ini, panel resin popular di mana keramahan alam sekitar dan fleksibiliti mekanikal adalah penting.

Jadi kecekapan sel suria filem nipis yang dihasilkan hari ini:

• Kristal tunggal - dari 17 hingga 22%;

• Polikristal - dari 12 hingga 18%;

• Silikon amorfus - 5 hingga 6%;

• Kadmium telluride — dari 10 hingga 12%;

• Copper-indium selenide - dari 15 hingga 20%;

• Polimer organik - 5 hingga 6%.

Apakah ciri-ciri bateri filem nipis? Pertama sekali, perlu diperhatikan prestasi tinggi modul walaupun dalam cahaya tersebar, yang memberikan sehingga 15% lebih kuasa sepanjang tahun berbanding dengan analog kristal. Seterusnya datang kelebihan kos pembuatan. Dalam sistem kuasa tinggi, dari 10 kW, modul filem nipis menunjukkan kecekapan yang lebih besar, walaupun 2.5 kali lebih banyak kawasan diperlukan.

Oleh itu, kita boleh menamakan syarat apabila modul filem nipis mendapat kelebihan yang wajar. Di kawasan yang kebanyakannya cuaca mendung, bateri filem nipis akan berfungsi dengan cekap (cahaya meresap). Untuk kawasan yang mempunyai iklim panas, filem nipis adalah lebih cekap (ia berfungsi sama berkesan pada suhu tinggi seperti pada suhu rendah). Kemungkinan digunakan sebagai penyelesaian reka bentuk hiasan untuk kemasan fasad bangunan. Ketelusan sehingga 20% adalah mungkin, yang sekali lagi bermain di tangan pereka.

Sementara itu, pada tahun 2008, syarikat Amerika Solyndra mencadangkan meletakkan bateri filem nipis pada silinder, di mana lapisan fotosel digunakan pada tiub kaca yang diletakkan di dalam tiub lain yang dilengkapi dengan sesentuh elektrik. Bahan yang digunakan ialah kuprum, selenium, galium, indium.

Reka bentuk silinder membolehkan lebih banyak cahaya diserap, dan satu set 40 silinder muat setiap meter dua panel. Sorotan di sini ialah salutan bumbung putih menyumbang kepada kecekapan tinggi penyelesaian sedemikian, kerana kemudian sinar yang dipantulkan juga berfungsi, menambah 20% tenaga mereka. Di samping itu, set silinder tahan walaupun kepada angin kencang dengan tiupan sehingga 55 m / s.

Kebanyakan sel suria yang dihasilkan hari ini hanya mengandungi satu persimpangan pn, dan foton dengan tenaga kurang daripada jurang jalur hanya tidak mengambil bahagian dalam penjanaan. Kemudian saintis datang dengan cara untuk mengatasi batasan ini, elemen lata struktur berbilang lapisan telah dibangunkan, di mana setiap lapisan mempunyai lebar jalur sendiri, iaitu, setiap lapisan mempunyai persimpangan pn yang berasingan dengan nilai individu tenaga yang diserap. foton.

Lapisan atas terbentuk daripada aloi berdasarkan silikon amorf terhidrogenasi, yang kedua - aloi serupa dengan penambahan germanium (10-15%), yang ketiga - dengan penambahan 40 hingga 50% germanium. Oleh itu, setiap lapisan berturut-turut mempunyai jurang yang lebih sempit daripada lapisan sebelumnya, dan foton yang tidak diserap dalam lapisan atas diserap oleh lapisan asas filem.

Dalam pendekatan ini, kos tenaga yang dijana dikurangkan separuh berbanding sel silikon kristal tradisional. Hasilnya, kecekapan sebanyak 31% dicapai dengan filem tiga pas, dan filem lima pas menjanjikan kesemuanya 43%.

Baru-baru ini, pakar dari Moscow State University telah membangunkan sel solar jenis roll berdasarkan polimer yang digunakan pada substrat fleksibel bahan organik. Kecekapan ternyata hanya 4%, tetapi bateri sedemikian boleh berfungsi walaupun pada + 80 ° C selama 10,000 jam. Kajian-kajian ini masih belum selesai.

Saintis Switzerland mencapai kecekapan 20.4% pada asas polimer, dan indium, tembaga, selenium dan galium digunakan sebagai semikonduktor. Hari ini, ini adalah rekod untuk unsur-unsur pada filem polimer nipis.

Di Jepun, mereka mencapai kecekapan 19.7% dalam semikonduktor terdeposit sputter yang serupa (indium, selenium, tembaga). Dan di Jepun mereka mula menghasilkan fabrik solar, panel solar kain dibangunkan menggunakan unsur silinder kira-kira 1.2 milimeter diameter yang dilekatkan pada fabrik. Pada awal tahun 2015, mereka merancang untuk memulakan pengeluaran pakaian dan pelindung matahari atas dasar ini.

Jelas sekali bahawa panel solar filem nipis akhirnya akan tersedia secara umum kepada penduduk dalam masa terdekat. Bukan tanpa alasan bahawa begitu banyak penyelidikan sedang dijalankan di seluruh dunia untuk mengurangkan kos.