Aħbarijiet
Diskussjoni qasira dwar it-tipi ta 'ċelloli solari
L-enerġija solari darba kienet il-preservazzjoni ta 'vetturi spazjali avvanzati u xi aġġeġġi fancy, iżda dan m'għadux il-każ. Matul l-aħħar għaxar snin, l-enerġija solari ttrasformat minn sors ta 'enerġija niċċa għal pilastru ewlieni tal-pajsaġġ globali tal-enerġija.
Id-dinja hija kontinwament esposta għal madwar 173,000TW ta 'radjazzjoni solari, li hija aktar minn għaxar darbiet id-domanda medja globali għall-elettriku.
[1] Dan ifisser li l-enerġija solari għandha l-abbiltà li tissodisfa l-ħtiġijiet tal-enerġija kollha tagħna.
Fl-ewwel nofs tal-2023, il-ġenerazzjoni tal-enerġija solari ammontaw għal 5.77% tal-ġenerazzjoni tal-enerġija totali tal-Istati Uniti, minn 4.95% fl-2022.
[2] Għalkemm il-fjuwils fossili (l-aktar il-gass naturali u l-faħam) se jammontaw għal daqs 60.4 % tal-ġenerazzjoni tal-enerġija tal-Istati Uniti fl-2022,
[3] Iżda l-influwenza dejjem tikber tal-enerġija solari u l-iżvilupp mgħaġġel tat-teknoloġija tal-enerġija solari jistħoqqilhom attenzjoni.
Bħalissa, hemm tliet kategoriji ewlenin ta 'ċelloli solari (magħrufa wkoll bħala ċelloli fotovoltajċi (PV)) fis-suq: teknoloġiji kristallini, b'film irqiq u emerġenti. Dawn it-tliet tipi ta 'batteriji għandhom il-vantaġġi tagħhom stess f'termini ta' effiċjenza, spiża u ħajja.
01 kristall
Il-biċċa l-kbira tal-pannelli solari fuq il-bejt tad-dar huma magħmula minn silikon monokristallin ta 'purità għolja. Dan it-tip ta 'batterija kiseb effiċjenza ta' aktar minn 26% u ħajja ta 'servizz ta' aktar minn 30 sena f'dawn l-aħħar snin.
[4] L-effiċjenza attwali tal-pannelli solari tad-dar hija ta 'madwar 22%.
Is-silikon polikristallin jiswa inqas mis-silikon monokristallin, iżda huwa inqas effiċjenti u għandu ħajja iqsar. Effiċjenza aktar baxxa tfisser aktar pannelli u aktar żona huma meħtieġa.
Ċelloli solariibbażata fuq it-teknoloġija tal-gallium arsenide (GaAs) multi-junction huma aktar effiċjenti minn ċelloli solari tradizzjonali. Dawn iċ-ċelluli għandhom struttura b'ħafna saffi, u kull saff juża materjal differenti, bħal indium gallium phosphide (GaInP), indium gallium arsenide (InGaAs) u ġermanju (Ge), biex jassorbi wavelengths differenti ta 'dawl tax-xemx. Għalkemm dawn iċ-ċelluli multijunction huma mistennija li jiksbu effiċjenzi għoljin, xorta jbatu minn spejjeż għoljin ta 'manifattura u riċerka u żvilupp immaturi, li jillimitaw il-fattibilità kummerċjali u l-applikazzjonijiet prattiċi tagħhom.
02 film
Il-mainstream tal-prodotti fotovoltajċi ta 'film irqiq fis-suq globali huwa moduli fotovoltajċi tal-kadmju telluride (CdTe). Miljuni ta 'moduli bħal dawn ġew installati madwar id-dinja, b'kapaċità massima ta' ġenerazzjoni ta 'enerġija ta' aktar minn 30GW. Jintużaw prinċipalment għall-ġenerazzjoni tal-enerġija fuq skala ta 'utilità fl-Istati Uniti. fabbrika.
F'din it-teknoloġija ta 'film irqiq, modulu solari ta' metru kwadru fih inqas kadmju minn batterija tan-nikil-kadmju (Ni-Cd) ta 'daqs AAA. Barra minn hekk, il-kadmju fil-moduli solari huwa marbut mat-tellurju, li ma jinħallx fl-ilma u jibqa 'stabbli f'temperaturi għoljin sa 1,200 °C. Dawn il-fatturi jtaffu l-perikli tossiċi tal-użu tat-tellurur tal-kadmju f'batteriji b'film irqiq.
Il-kontenut tat-tellurju fil-qoxra tad-dinja huwa biss 0.001 partijiet għal kull miljun. L-istess bħall-platinu huwa element rari, ir-rarità tat-tellurju tista 'taffettwa b'mod sinifikanti l-ispiża ta' modulu tat-tellurur tal-kadmju. Madankollu, huwa possibbli li tittaffa din il-problema permezz ta 'prattiki ta' riċiklaġġ.
L-effiċjenza tal-moduli telluride tal-kadmju tista 'tilħaq 18.6%, u l-effiċjenza tal-batterija f'ambjent tal-laboratorju tista' taqbeż it-22%. [5] L-użu tad-doping tal-arseniku biex jissostitwixxi d-doping tar-ram, li ilu jintuża għal żmien twil, jista 'jtejjeb ħafna l-ħajja tal-modulu u jilħaq livell komparabbli mal-batteriji tal-kristall.
03Teknoloġiji emerġenti
Teknoloġiji fotovoltajċi emerġenti li jużaw films ultra-rqaq (inqas minn 1 mikron) u tekniki ta 'depożizzjoni diretta se jnaqqsu l-ispejjeż tal-produzzjoni u jipprovdu semikondutturi ta' kwalità għolja għaċ-ċelloli solari. Dawn it-teknoloġiji huma mistennija li jsiru kompetituri għal materjali stabbiliti bħal silikon, tellurur tal-kadmju u arsenide tal-gallju.
[6]F'dan il-qasam hemm tliet teknoloġiji magħrufa sew tal-film irqiq: sulfide tal-landa taż-żingu tar-ram (Cu2ZnSnS4 jew CZTS), fosfid taż-żingu (Zn3P2) u nanotubi tal-karbonju b'ħitan wieħed (SWCNT). F'ambjent tal-laboratorju, iċ-ċelloli solari tar-ram indium gallium selenide (CIGS) laħqu l-ogħla effiċjenza impressjonanti ta '22.4%. Madankollu, ir-replikazzjoni ta' tali livelli ta' effiċjenza fuq skala kummerċjali tibqa' sfida.
[7]Iċ-ċelloli tal-film irqiq tal-alid taċ-ċomb perovskite huma teknoloġija solari emerġenti attraenti. Perovskite huwa tip ta 'sustanza bi struttura tal-kristall tipika tal-formula kimika ABX3. Huwa minerali isfar, kannella jew iswed li l-komponent ewlieni tiegħu huwa titanat tal-kalċju (CaTiO3). Ċelloli solari tandem perovskite bbażati fuq is-silikon fuq skala kummerċjali prodotti mill-kumpanija tar-Renju Unit Oxford PV kisbu effiċjenza rekord ta '28.6% u se jidħlu fil-produzzjoni din is-sena.
[8]Fi ftit snin biss, iċ-ċelluli solari tal-perovskite kisbu effiċjenzi simili għal dawk taċ-ċelluli tal-film irqiq eżistenti tat-tellurur tal-kadmju. Fir-riċerka u l-iżvilupp bikrija tal-batteriji perovskite, it-tul tal-ħajja kienet kwistjoni kbira, tant qasira li tista 'tiġi kkalkulata biss f'xhur.
Illum, iċ-ċelloli perovskite għandhom ħajja ta 'servizz ta' 25 sena jew aktar. Bħalissa, il-vantaġġi taċ-ċelloli solari perovskite huma effiċjenza għolja ta 'konverżjoni (aktar minn 25%), spejjeż ta' produzzjoni baxxi u temperaturi baxxi meħtieġa għall-proċess ta 'produzzjoni.
Bini ta' pannelli solari integrati
Xi ċelloli solari huma ddisinjati biex jaqbdu biss porzjon tal-ispettru solari filwaqt li jħallu dawl viżibbli jgħaddi minnu. Dawn iċ-ċelloli trasparenti jissejħu ċelloli solari sensittivi għaż-żebgħa (DSC) u twieldu fl-Isvizzera fl-1991. Riżultati ġodda ta 'R&D f'dawn l-aħħar snin tejbu l-effiċjenza tad-DSCs, u jista' ma jgħaddix żmien twil qabel ma dawn il-pannelli solari jkunu fis-suq.
Xi kumpaniji infużjoni nanopartiċelli inorganiċi fis-saffi tal-polikarbonat tal-ħġieġ. In-nanopartiċelli f'din it-teknoloġija ċċaqilqu partijiet speċifiċi tal-ispettru lejn it-tarf tal-ħġieġ, u jippermettu li l-biċċa l-kbira tal-ispettru jgħaddi. Id-dawl ikkonċentrat fit-tarf tal-ħġieġ imbagħad jiġi sfruttat minn ċelloli solari. Barra minn hekk, bħalissa qed tiġi studjata t-teknoloġija għall-applikazzjoni ta 'materjali ta' film irqiq perovskite għal twieqi solari trasparenti u ħitan ta 'barra tal-bini.
Materja prima meħtieġa għall-enerġija solari
Biex tiżdied il-ġenerazzjoni tal-enerġija solari, id-domanda għall-minjieri ta 'materja prima importanti bħal silikon, fidda, ram u aluminju se tiżdied. Id-Dipartiment tal-Enerġija tal-Istati Uniti jiddikjara li madwar 12% tas-silikon ta 'grad metallurġiku (MGS) tad-dinja huwa pproċessat f'polysilicon għal pannelli solari.
Iċ-Ċina hija attur ewlieni f'dan il-qasam, li tipproduċi madwar 70% tal-MGS tad-dinja u 77% tal-provvista tal-polysilicon tagħha fl-2020.
Il-proċess tal-konverżjoni tas-silikon f'polysilicon jeħtieġ temperaturi għoljin ħafna. Fiċ-Ċina, l-enerġija għal dawn il-proċessi tiġi prinċipalment mill-faħam. Xinjiang għandu riżorsi abbundanti tal-faħam u spejjeż baxxi tal-elettriku, u l-produzzjoni tal-polysilicon tagħha tammonta għal 45% tal-produzzjoni globali.
[12]Il-produzzjoni tal-pannelli solari tikkonsma madwar 10 % tal-fidda tad-dinja. It-tħaffir tal-fidda jseħħ primarjament fil-Messiku, iċ-Ċina, il-Perù, iċ-Ċili, l-Awstralja, ir-Russja u l-Polonja u jista 'jwassal għal problemi bħal kontaminazzjoni ta' metall tqil u rilokazzjoni furzata ta 'komunitajiet lokali.
Il-minjieri tar-ram u l-aluminju joħolqu wkoll sfidi għall-użu tal-art. L-Istħarriġ Ġeoloġiku tal-Istati Uniti jinnota li ċ-Ċili jammonta għal 27% tal-produzzjoni globali tar-ram, segwit mill-Perù (10%), iċ-Ċina (8%) u r-Repubblika Demokratika tal-Kongo (8%). L-Aġenzija Internazzjonali tal-Enerġija (IEA) temmen li jekk l-użu globali tal-enerġija rinnovabbli jilħaq il-100% sal-2050, id-domanda għar-ram minn proġetti solari kważi se tittriplika.
[13]Konklużjoni
L-enerġija solari xi darba se ssir is-sors ewlieni tagħna ta’ enerġija? Il-prezz tal-enerġija solari qed jonqos u l-effiċjenza qed titjieb. Sadanittant, hemm ħafna rotot differenti tat-teknoloġija solari minn fejn jagħżlu. Meta se nidentifikaw teknoloġija waħda jew tnejn u nagħmluhom jaħdmu fil-fatt? Kif tintegra l-enerġija solari fil-grilja?
L-evoluzzjoni tal-enerġija solari minn speċjalità għal mainstream tenfasizza l-potenzjal tagħha li tilħaq u taqbeż il-ħtiġijiet tal-enerġija tagħna. Filwaqt li ċ-ċelloli solari kristallini bħalissa jiddominaw is-suq, l-avvanzi fit-teknoloġija tal-film irqiq u teknoloġiji emerġenti bħal telluride tal-kadmju u perovskites qed iwittu t-triq għal applikazzjonijiet solari aktar effiċjenti u integrati. L-enerġija solari għadha tiffaċċja ħafna sfidi, bħall-impatt ambjentali tat-tħaffir tal-materja prima u l-konġestjonijiet fil-produzzjoni, iżda wara kollox, hija industrija li qed tikber malajr, innovattiva u promettenti.
Bil-bilanċ tajjeb ta 'avvanzi teknoloġiċi u prattiki sostenibbli, it-tkabbir u l-iżvilupp tal-enerġija solari se jwittu t-triq għal futur ta' enerġija aktar nadif u abbundanti. Minħabba dan, se turi tkabbir sinifikanti fit-taħlita tal-enerġija tal-Istati Uniti u hija mistennija li ssir soluzzjoni globali sostenibbli.