Gün öýjükleriniň görnüşleri barada gysgaça pikir alyşma

Gün energiýasy bir wagtlar ösen kosmiki gämileriň we käbir ajaýyp enjamlaryň goraghanasydy, ýöne indi beýle bolmaz. Soňky on ýylda gün energiýasy ýerli energiýa çeşmesinden global energiýa landşaftynyň esasy sütünine öwrüldi.

Earther takmynan 173,000TW gün radiasiýasyna sezewar bolýar, bu dünýädäki ortaça elektrik isleginden on esse köp.

[1] Bu, gün energiýasynyň ähli energiýa zerurlyklarymyzy kanagatlandyrmak ukybynyň bardygyny aňladýar.

2023-nji ýylyň birinji ýarymynda ABŞ-nyň umumy elektrik energiýasynyň öndürilişiniň 5,77% -ini gün energiýasy öndürmek, 2022-nji ýylda 4,95% ýokarlandyrdy.

[2] Gazylyp alynýan ýangyçlar (esasanam tebigy gaz we kömür) 2022-nji ýylda ABŞ-nyň elektrik energiýasynyň öndürilişiniň 60,4% -ini emele getirer,

[3] Emma gün energiýasynyň barha artýan täsiri we gün energiýasy tehnologiýasynyň çalt ösmegi ünsi çekmelidir.

 

Gün öýjükleriniň görnüşleri

 

Häzirki wagtda bazarda gün öýjükleriniň üç esasy kategoriýasy (fotoelektrik (PV) öýjükleri hem diýilýär) bar: kristal, inçe film we döreýän tehnologiýalar. Bu üç görnüşli batareýanyň netijeliligi, bahasy we ömri taýdan öz artykmaçlyklary bar.

 

01 kristal

Öý üçegindäki gün panelleriniň köpüsi ýokary arassa monokristally kremniden ýasalýar. Bu görnüşli batareýa 26% -den gowrak netijeliligi we soňky ýyllarda 30 ýyldan gowrak hyzmat ediş möhletini gazandy.

[4] Öý gün panelleriniň häzirki netijeliligi takmynan 22%.

 

Polikristally kremniniň monokristally kremniden has arzan, ýöne has az öndürijiligi we ömri gysga. Pes netijelilik has köp paneliň we has köp meýdanyň zerurdygyny aňladýar.

 

Gün öýjükleri Köp çatrykly galiý arsenid (GaAs) tehnologiýasy esasy gün öýjüklerinden has täsirli. Bu öýjükler köp gatlakly gurluşa eýe we her gatlak gün şöhlesiniň dürli tolkun uzynlyklaryny siňdirmek üçin indiý gallium fosfidi (GaInP), indiý galiý arsenidi (InGaAs) we germaniý (Ge) ýaly dürli material ulanýar. Bu köp funksiýaly öýjükleriň ýokary netijelilige ýetmegine garaşylýandygyna garamazdan, olar entek ýokary önümçilik çykdajylaryndan we täjirçilik mümkinçiligini we amaly goşundylaryny çäklendirýän ýetişmedik gözleg we ösüşden ejir çekýärler.

 

02 film

Dünýä bazaryndaky inçe filmli fotoelektrik önümleriniň esasy akymy kadmium tellurid (CdTe) fotoelektrik modullarydyr. Dünýäde millionlarça şeýle modul oturdyldy, iň ýokary kuwwatlylygy 30 GW-dan gowrak. Olar, esasan, ABŞ-da elektrik energiýasy öndürmek üçin ulanylýar. zawod.

 

Bu inçe film tehnologiýasynda 1 inedördül metrlik gün modulynda AAA ölçegli nikel-kadmium (Ni-Cd) batareýasyna garanyňda az kadmium bar. Mundan başga-da, gün modullaryndaky kadmiý suwda eräp bilmeýän we 1200 ° C-den ýokary temperaturada durnukly galýan tellur bilen baglanyşyklydyr. Bu faktorlar inçe filmli batareýalarda kadmium telluridini ulanmagyň zäherli howplaryny azaldýar.

 

Eartheriň gabygyndaky telluryň mukdary milliona bary-ýogy 0,001 bölekdir. Platinanyň seýrek element bolşy ýaly, telluryň seýrek bolmagy kadmium tellurid modulynyň bahasyna ep-esli derejede täsir edip biler. Şeýle-de bolsa, gaýtadan işlemek usullary arkaly bu meseläni ýeňilleşdirmek bolýar.

Kadmium tellurid modullarynyň netijeliligi 18,6%, laboratoriýa gurşawynda batareýanyň netijeliligi 22% -den ýokary bolup biler. ]

 

03Göçürmek tehnologiýalary

 

Ultra inçe filmleri (1 mikrondan az) we gönüden-göni çökdürmek usullaryny ulanmak bilen ýüze çykýan fotoelektrik tehnologiýalary önümçilik çykdajylaryny azaldar we gün öýjükleri üçin ýokary hilli ýarymgeçirijileri üpjün eder. Bu tehnologiýalaryň kremniý, kadmium tellurid we galiý arsenidi ýaly döredilen materiallara bäsdeş bolmagyna garaşylýar.

 

[6] Bu ugurda üç sany belli inçe film tehnologiýasy bar: mis sink galaýy sulfidi (Cu2ZnSnS4 ýa-da CZTS), sink fosfidi (Zn3P2) we bir diwarly uglerod nanoturgylary (SWCNT). Laboratoriýa şertlerinde mis indiý gallium selenid (CIGS) gün öýjükleri täsirli ýokary netijeliligi 22,4% -e ýetdi. Şeýle-de bolsa, şeýle netijelilik derejesini täjirçilik masştabynda köpeltmek kyn mesele bolup galýar.

[7] Gurşun halid perowskit inçe film öýjükleri özüne çekiji gün tehnologiýasydyr. Perowskit ABX3 himiki formulasynyň adaty kristal gurluşy bolan maddanyň bir görnüşidir. Sary, goňur ýa-da gara mineral, esasy düzümi kalsiý titanatdyr (CaTiO3). Beýik Britaniýanyň Oksford PV kompaniýasy tarapyndan öndürilen kremniý esasly perowskit tandem gün öýjükleri rekord derejede 28,6% -e ýetdi we şu ýyl önümçilige başlar.

[8] Birnäçe ýylyň içinde perowskit gün öýjükleri bar bolan kadmium tellurid inçe film öýjüklerine meňzeş netijelilige ýetdi. Perowskit batareýalarynyň irki gözleglerinde we işlenip düzülmeginde ömrüň dowamlylygy gaty möhümdi, şonuň üçin ony diňe birnäçe aýyň içinde hasaplap bolýardy.

Häzirki wagtda perowskit öýjükleriniň hyzmat möhleti 25 ýyl we ondanam köp. Häzirki wagtda perowskit gün öýjükleriniň artykmaçlyklary ýokary öwrülişiň netijeliligi (25% -den gowrak), önümçilik üçin az çykdajy we pes temperatura.

 

Integrirlenen gün panellerini gurmak

 

Käbir gün öýjükleri, görünýän ýagtylygyň geçmegine mümkinçilik berýän gün spektriniň diňe bir bölegini almak üçin niýetlenendir. Bu aç-açan öýjüklere boýag duýgur gün öýjükleri (DSC) diýilýär we 1991-nji ýylda Şweýsariýada doguldy. Soňky ýyllarda geçirilen täze gözleg we gözleg netijeleri DSC-leriň netijeliligini ýokarlandyrdy we bu gün panelleriniň bazara çykmagyndan kän wagt geçmän biler.

 

Käbir kompaniýalar organiki däl nanobölejikleri polikarbonat aýna gatlaklaryna guýýarlar. Bu tehnologiýadaky nanobölejikler spektriň aýry-aýry böleklerini aýnanyň gyrasyna geçirýär we spektriň köpüsine geçmäge mümkinçilik berýär. Aýnanyň gyrasynda jemlenen ýagtylyk gün öýjükleri bilen ulanylýar. Mundan başga-da, häzirki wagtda perowskit inçe film materiallaryny aç-açan gün penjirelerine ulanmak we daşarky diwarlary gurmak tehnologiýasy öwrenilýär.

 

Gün energiýasy üçin zerur çig mal

Gün energiýasyny öndürmek üçin kremniý, kümüş, mis we alýumin ýaly möhüm çig mallary gazmaga bolan isleg artar. ABŞ-nyň Energetika ministrligi dünýädäki metallurgiýa derejeli kremniniň (MGS) takmynan 12% -iniň gün panelleri üçin polisilikona gaýtadan işlenýändigini mälim etdi.

 

Hytaý bu ugurda esasy rol oýnaýar, 2020-nji ýylda dünýädäki MGS-iň takmynan 70% -ini we polisilikon üpjünçiliginiň 77% -ini öndürýär.

 

Silikonyň polisilikona öwrülmegi gaty ýokary temperaturany talap edýär. Hytaýda bu prosesler üçin energiýa esasan kömürden gelýär. Sinszýan kömür baýlygyna we elektrik energiýasynyň pes çykdajylaryna eýedir we polisilikon önümçiligi dünýä önümçiliginiň 45% -ini tutýar.

 

[12] Gün panelleriniň öndürilmegi dünýädäki kümüşiň takmynan 10% -ini sarp edýär. Kümüş gazmak esasan Meksikada, Hytaýda, Peruda, Çilide, Awstraliýada, Russiýada we Polşada bolup geçýär we agyr metallaryň hapalanmagy we ýerli jemgyýetleriň mejbury göçürilmegi ýaly meselelere sebäp bolup biler.

 

Mis we alýumin öndürmek hem ýerden peýdalanmak meselesini döredýär. ABŞ Geologiýa gözleginde, mis öndürilişiniň 27% -iniň Çiliniň, ondan soň Perunyň (10%), Hytaýyň (8%) we Kongo Demokratik Respublikasynyň (8%) bardygyny belleýär. Halkara Energetika Guramasy (IEA) 2050-nji ýyla çenli global gaýtadan dikeldilýän energiýa sarp edilişiniň 100% -e ýetýän halatynda gün taslamalaryndan misiň isleginiň üç esse ýokarlanjakdygyna ynanýar.

[13] Netije

 

Gün energiýasy bir gün esasy energiýa çeşmämize öwrülermi? Gün energiýasynyň bahasy peselýär we netijelilik ýokarlanýar. Şol bir wagtyň özünde, saýlamak üçin gün tehnologiýasynyň dürli ugurlary bar. Haçan bir ýa-da iki tehnologiýany kesgitläris we olary hakykatdanam işlederis? Gün energiýasyny tora nädip birikdirmeli?

 

Gün energiýasynyň hünärden esasy akymyna öwrülmegi, energiýa zerurlyklarymyzy kanagatlandyrmak we artdyrmak mümkinçiligini görkezýär. Häzirki wagtda kristal gün öýjükleri bazarda agdyklyk edýärkä, inçe film tehnologiýasyndaky ösüşler we kadmium tellurid we perowskitler ýaly täze döreýän tehnologiýalar has netijeli we toplumlaýyn gün ulanylyşyna ýol açýar. Gün energiýasy henizem çig mal gazmagyň daşky gurşawa täsiri we önümçilikdäki päsgelçilikler ýaly köp kynçylyklar bilen ýüzbe-ýüz bolýar, ýöne bu çalt ösýän, innowasiýa we geljegi uly pudak.

 

Tehnologiki ösüşleriň we dowamly tejribeleriň dogry deňagramlylygy bilen gün energiýasynyň ösmegi we ösüşi has arassa, bol energiýa geljegine ýol açar. Şol sebäpli ABŞ-nyň energiýa garyndysynda ep-esli ösüşi görkezer we global durnukly çözgüt bolar diýlip garaşylýar.