Diskusi ringkes ngeunaan jinis sél surya

Énergi tanaga surya pernahna ngawétkeun pesawat ruang angkasa canggih sareng sababaraha gadget mewah, tapi éta henteu deui masalahna. Sapanjang dasawarsa katukang, tanaga surya parantos robih tina sumber énergi ceruk kana pilar utama bentang énergi global.

Bumi terus-terusan kakeunaan kurang leuwih 173.000TW radiasi panonpoé, anu leuwih ti sapuluh kali paménta listrik rata-rata global.

[1] Ieu ngandung harti yén tanaga surya miboga kamampuh pikeun nyumponan sakabéh kabutuhan énergi urang.

Dina satengah munggaran 2023, pembangkit listrik tanaga surya nyumbangkeun 5.77% tina total pembangkit listrik AS, naék tina 4.95% dina 2022.

[2] Sanajan bahan bakar fosil (utamana gas alam jeung batubara) bakal nyertakeun saloba 60,4% tina pembangkit listrik AS dina 2022,

[3] Tapi pangaruh tanaga surya anu tumuwuh sarta perkembangan pesat téknologi tanaga surya pantes diperhatoskeun.

 

Jenis sél surya

 

Ayeuna, aya tilu kategori utama sél surya (ogé katelah sél photovoltaic (PV)) dina pasaran: kristalin, pilem ipis, sareng téknologi anu muncul. Tilu jinis batré ieu gaduh kaunggulan sorangan tina segi efisiensi, biaya, sareng umur.

 

01 kristal

Kaseueuran panél surya atap bumi didamel tina silikon monocrystalline kalayan kemurnian tinggi. Batré jenis ieu parantos ngahontal efisiensi langkung ti 26% sareng umur jasa langkung ti 30 taun dina taun-taun ayeuna.

[4] Efisiensi panél surya rumah tangga ayeuna sakitar 22%.

 

Silikon polikristalin hargana kirang ti silikon monokristalin, tapi kirang éfisién sareng umurna langkung pondok. Efisiensi anu langkung handap hartosna langkung seueur panel sareng langkung seueur daérah anu diperyogikeun.

 

sél surya dumasar kana téhnologi multi-simpang gallium arsenide (GaAs) leuwih efisien ti sél surya tradisional. Sél ieu mibanda struktur multi-lapisan, sarta unggal lapisan ngagunakeun bahan béda, kayaning indium gallium phosphide (GaInP), indium gallium arsenide (InGaAs) jeung germanium (Ge), pikeun nyerep panjang gelombang cahya panonpoé béda. Sanaos sél multijunction ieu diperkirakeun ngahontal efisiensi anu luhur, aranjeunna tetep kakurangan tina biaya manufaktur anu luhur sareng panalungtikan sareng pamekaran anu teu dewasa, anu ngabatesan feasibility komérsial sareng aplikasi praktis.

 

02 pilem

Aliran utama produk photovoltaic film ipis di pasar global nyaéta modul photovoltaic cadmium telluride (CdTe). Jutaan modul sapertos kitu parantos dipasang di sakumna dunya, kalayan kapasitas ngahasilkeun kakuatan puncak langkung ti 30GW. Éta utamana dipaké pikeun pembangkit listrik skala utiliti di Amérika Serikat. pabrik.

 

Dina téknologi pilem ipis ieu, modul surya 1-méter pasagi ngandung kirang kadmium tibatan batré nikel-kadmium (Ni-Cd) ukuran AAA. Salaku tambahan, kadmium dina modul surya kabeungkeut kana tellurium, anu teu leyur dina cai sareng tetep stabil dina suhu saluhureun 1,200 ° C. Faktor ieu ngirangan bahaya beracun tina ngagunakeun cadmium telluride dina batré pilem ipis.

 

Eusi telurium dina kerak bumi ngan ukur 0,001 bagian per juta. Kawas platinum mangrupa unsur langka, kingkilaban tellurium sacara signifikan bisa mangaruhan biaya modul telluride cadmium. Sanajan kitu, kasebut nyaéta dimungkinkeun pikeun alleviate masalah ieu ngaliwatan prakték daur ulang.

Efisiensi modul telluride cadmium tiasa ngahontal 18,6%, sareng efisiensi batré di lingkungan laboratorium tiasa langkung ti 22%. [5] Ngagunakeun doping arsén pikeun ngaganti doping tambaga, nu geus dipaké pikeun lila, bisa greatly ngaronjatkeun kahirupan modul jeung ngahontal tingkat comparable jeung accu kristal.

 

03 Téknologi anu muncul

 

Munculna téknologi photovoltaic ngagunakeun film ultra-ipis (kirang ti 1 micron) jeung téhnik déposisi langsung bakal ngurangan biaya produksi jeung nyadiakeun semikonduktor kualitas luhur pikeun sél surya. Téknologi ieu diperkirakeun janten pesaing pikeun bahan anu mapan sapertos silikon, kadmium telluride sareng gallium arsenide.

 

[6] Aya tilu téknologi pilem ipis anu kawéntar dina widang ieu: tambaga séng tin sulfida (Cu2ZnSnS4 atanapi CZTS), séng phosphide (Zn3P2) sareng nanotube karbon témbok tunggal (SWCNT). Dina setting laboratorium, tambaga indium gallium selenide (CIGS) sél surya geus ngahontal hiji efisiensi puncak impressive of 22,4%. Tapi, réplikasi tingkat efisiensi sapertos dina skala komérsial tetep tangtangan.

[7] Sél pilem ipis timbal halida perovskit nyaéta téknologi tatasurya anu pikaresepeun. Perovskite mangrupakeun jenis zat kalawan struktur kristal has rumus kimia ABX3. Ieu mineral konéng, coklat atawa hideung anu komponén utama kalsium titanate (CaTiO3). Sél surya perovskite tandem basis silikon skala komérsial anu diproduksi ku perusahaan Inggris Oxford PV parantos ngahontal efisiensi catetan 28,6% sareng bakal ngahasilkeun taun ieu.

[8] Dina ngan sababaraha taun, sél surya perovskite geus ngahontal efisiensi nu sarupa jeung sél film ipis kadmium telluride aya. Dina panalungtikan awal jeung ngembangkeun accu perovskite, lifespan éta masalah badag, jadi pondok nu ngan bisa diitung dina bulan.

Kiwari, sél perovskite gaduh umur jasa 25 taun atanapi langkung. Ayeuna, kaunggulan sél surya perovskite nyaéta efisiensi konvérsi anu luhur (leuwih ti 25%), biaya produksi rendah sareng suhu rendah anu diperyogikeun pikeun prosés produksi.

 

Ngawangun panel surya terpadu

 

Sababaraha sél surya dirancang pikeun nyandak ngan sabagian spéktrum surya bari ngidinan cahaya katempo ngaliwatan. Sél transparan ieu disebut sél surya sénsitip pewarna (DSC) sareng dilahirkeun di Swiss dina 1991. Hasil R&D anyar dina taun-taun ayeuna parantos ningkatkeun efisiensi DSC, sareng panginten henteu lami sateuacan panél surya ieu bakal aya di pasar.

 

Sababaraha pausahaan infuse nanopartikel anorganik kana lapisan polycarbonate kaca. Nanopartikel dina téhnologi ieu mindahkeun bagian spéktrum husus ka ujung kaca, sahingga lolobana spéktrum ngaliwatan. Cahya anu dikonsentrasikeun di ujung kaca teras dimanfaatkeun ku sél surya. Salaku tambahan, téknologi pikeun nerapkeun bahan pilem ipis perovskite kana jandéla surya transparan sareng ngawangun témbok luar ayeuna nuju ditaliti.

 

Bahan baku diperlukeun pikeun tanaga surya

Pikeun ningkatkeun tanaga tanaga surya, paménta pikeun pertambangan bahan baku penting sapertos silikon, pérak, tambaga sareng alumunium bakal ningkat. Departemen Energi AS nyatakeun yén kira-kira 12% tina silikon kelas metalurgi (MGS) di dunya diolah jadi polysilicon pikeun panél surya.

 

Cina mangrupikeun pamaén utama dina widang ieu, ngahasilkeun kira-kira 70% tina MGS sadunya sareng 77% tina suplai polysilicon na di 2020.

 

Prosés ngarobah silikon kana polysilicon merlukeun hawa kacida luhurna. Di Cina, énergi pikeun prosés ieu utamana asalna tina batubara. Xinjiang gaduh sumber batubara anu seueur sareng biaya listrik anu rendah, sareng produksi polysilicon na nyababkeun 45% tina produksi global.

 

[12]Produksi panél surya ngagunakeun kira-kira 10% pérak dunya. Pertambangan pérak lumangsung utamana di Méksiko, Cina, Peru, Chili, Australia, Rusia jeung Polandia sarta bisa ngakibatkeun masalah kayaning kontaminasi logam beurat jeung relokasi kapaksa masarakat lokal.

 

Pertambangan tambaga sareng alumunium ogé nyababkeun tantangan panggunaan lahan. Survei Geologi AS nyatakeun yén Chili mangrupikeun 27% tina produksi tambaga global, dituturkeun ku Peru (10%), Cina (8%) sareng Républik Démokratik Kongo (8%). Badan Énergi Internasional (IEA) percaya yén upami panggunaan énérgi anu tiasa diperbaharui global ngahontal 100% ku 2050, paménta tambaga tina proyék surya bakal ampir tilu kali lipat.

[13]Kacindekan

 

Bakal tanaga surya hiji poé jadi sumber énergi utama urang? Harga tanaga surya turun sareng efisiensi ningkat. Samentawis waktos, aya seueur rute téknologi surya anu béda pikeun dipilih. Iraha urang bakal ngaidentipikasi hiji atanapi dua téknologi sareng ngajantenkeun aranjeunna leres-leres tiasa dianggo? Kumaha ngahijikeun tanaga surya kana grid nu?

 

Évolusi tanaga surya tina spésial ka arus utama nunjukkeun poténsina pikeun nyumponan sareng ngaleuwihan kabutuhan énergi urang. Nalika sél surya kristalin ayeuna ngadominasi pasar, kamajuan dina téknologi pilem ipis sareng téknologi munculna sapertos cadmium telluride sareng perovskites nyayogikeun jalan pikeun aplikasi surya anu langkung éfisién sareng terpadu. Énergi surya masih nyanghareupan seueur tantangan, sapertos dampak lingkungan tina pertambangan bahan baku sareng bottlenecks dina produksi, tapi saatosna, éta mangrupikeun industri anu gancang, inovatif sareng ngajangjikeun.

 

Kalayan kasaimbangan anu leres tina kamajuan téknologi sareng prakték anu lestari, kamekaran sareng pamekaran tanaga surya bakal muka jalan pikeun masa depan énergi anu langkung bersih, langkung seueur. Kusabab ieu, éta bakal nunjukkeun kamekaran anu signifikan dina campuran énergi AS sareng diperkirakeun janten solusi sustainable global.