Saules fotoelektriskās tehnoloģijas pamati

Silīcija saules paneļi

Plānas plēves saules paneļi

III-V saules paneļi

Nākamās paaudzes saules paneļi

Aizpildiet pieteikumu





    Saules fotoelektriskās tehnoloģijas pamati

    Silīcija saules paneļi
    Lielākā daļa mūsdienu saules paneļi ir izgatavoti no silīcija šūnām un piedāvā gan saprātīgas cenas, gan labu efektivitāti (ātrums, kādā saules baterija pārvērš saules gaismu elektrībā). Šīs šūnas parasti tiek montētas lielākos moduļos, ko var uzstādīt uz dzīvojamo vai komerciālo ēku jumtiem vai izvietot uz zemes montētām saules sistēmām, lai izveidotu milzīgas komunālo pakalpojumu mēroga sistēmas.

    Plānas plēves saules paneļi
    Vēl viena plaši izmantota fotoelementu tehnoloģija ir pazīstama kā plānslāņa saules baterijas, jo tās ir izgatavotas no ļoti plāniem pusvadītāju materiāla slāņiem, piemēram, kadmija telurīda vai vara indija gallija diselenīda. Šo šūnu slāņu biezums ir tikai daži mikrometri, tas ir vairākas metra miljondaļas. Plānās plēves saules baterijas var būt elastīgas un vieglas, padarot tās ideāli piemērotas pārnēsājamām lietojumprogrammām, piemēram, tūrista mugursomā, vai izmantošanai citos produktos, piemēram logos, kas ģenerē elektrību no saules. Dažu veidu plānās plēves saules baterijas arī gūst efektu no ražošanas metodēm, kurām nepieciešams mazāk enerģijas/komponentu kuras ir vieglāk paplašināt nekā ražošanas metodes kas nepieciešamas silīcija saules baterijām.

    III-V saules paneļi
    Trešais fotoelektrisko tehnoloģiju veids ir nosaukts pēc elementiem kas tos veido. III-V saules paneļi galvenokārt ir izgatavoti no periodiskās tabulas III grupas elementiem, piemēram, gallija un indija un V grupas, piemēram arsēna un antimona. Šo saules paneļu ražošana parasti ir daudz dārgāka nekā citas tehnoloģijas, bet tie pārvērš saules gaismu elektrībā ar daudz augstāku efektivitāti. Šī iemesla dēļ šos saules paneļus bieži izmanto satelītos, bezpilota lidaparātos un citos lietojumos, kam nepieciešama augsta jaudas un svara attiecība.

    Nākamās paaudzes saules paneļi
    Saules elementu pētnieki NREL un citur izmanto arī daudzas jaunas fotoelementu tehnoloģijas, piemēram saules paneļi kas izgatavoti no organiskiem materiāliem, kvantu punktiem un hibrīdiem organiskiem un neorganiskiem materiāliem (pazīstami arī kā perovskīti). Pārklājot tradicionālo silīcija elementu ar minerālu ko sauc par perovskītu, zinātnieki izstrādā efektīvākus tandēma saules paneļus, kas ievērojami palielina efektivitāti.

    Jaunākās saules fotoelementu tehnoloģijas

    Lielākā daļa paneļu ražotāju piedāvā dažādus modeļus, tostarp parastās sākuma līmeņa opcijas un progresīvākus augstas efektivitātes variantus ar jaunām tehnoloģijām, piemēram, augsta blīvuma elementiem, mikrovadu kopnēm un aizmugures pasivāciju. Zemāk ir saraksts ar vadošajām PV elementu tehnoloģijām ko mūsdienās izmanto:

    HJT – heterojunkcijas šūnas

    TOPCon — tuneļa oksīda pasivēts kontakts

    Gapless Cells — augsta blīvuma šūnu konstrukcija

    PERC — pasivētās emitētāja aizmugurējās šūnas

    Multi Busbar – Multi lentes un mikrovadu kopnes

    Split cells – uz pusēm pārgrieztas un 1/3 pārgrieztas šūnas

    Shingled Cells — vairākas šūnas, kas pārklājas

    IBC – atpakaļ integrēta kontakta šūna

    Heterojunction (HJT) tehnoloģija

    Heterojunction (HJT) tehnoloģija daudzus gadus tika ignorēta, taču pēdējos pāris gadus tā ir uzņēmusi apgriezienus, parādot savu patieso potenciālu. HJT atrisina dažus parastos ierobežojošos faktorus standarta fotoelementu (PV) moduļiem, piemēram, samazina rekombinācijas procesu un uzlabo veiktspēju karstā klimatā. HJT šūnām tiek izmantoti trīs svarīgi materiāli:

    Kristāliskais silīcijs (c-Si)
    Amorfais silīcijs (a-Si)
    Indija alvas oksīds (ITO)
    Ir divas c-Si šķirnes polikristāliskais un monokristāliskais silīcijs, bet monokristālisks ir vienīgais, kas tiek ņemts vērā HJT saules baterijām, jo tam ir augstāka tīrības pakāpe un tāpēc tās ir efektīvākas.

    Gapless Cells( bez spraugu šunas) tehnoloģija

    Dienvid Korejas PV moduļu ražotājs Q-CELLS un Austrijas PV moduļu ražotājs Energetica ražo saules paneļus kuru pamatā ir bez spraugu tehnoloģija kas palielina paneļu blīvumu, novēršot tukšās vietas starp elementiem. Šī tehnoloģija sasniedz lielāku moduļa efektivitāti, jo virknēs tiek novērstas šūnu spraugas.

    Shingled (Šindeļu) šūnu tehnoloģija

    Saules paneļu ražošanas process kas pēdējā laikā ieguvis zināmus apgriezienus ir “šings”. Nejaukt ar “saules šindeļiem”, ko izmanto ēkās izmantojamā fotoelementā, šindeļu moduļi ir sagriesti saules paneļos sloksnēs. Starpšūnu spraugas tiek noņemtas, rezultātā vairāk silīcija elementu var ievietot vienā panelī, palielinot jaudu un efektivitāti.
    Šindeļu moduļi iespējams ir kristāliskā silīcija saules attīstības galējā robeža.

    Neieviešot divu savienojumu procesus, piemēram ar heterosavienojuma tehnoloģiju kas apvieno kristālisko silīciju ar amorfā silīcija plānā kārtiņu lai iegūtu jaudīgu hibrīda elementu, šindeļu modulim ir visaugstākā jauda un efektivitāte ko var iegūt ar tradicionālo, neleģēto kristālisko elementu silīcijs.

    IBC - Integrēta melnā kontakt šūna

    Interdigitated Back Contact (IBC) šūnas var būt viena no sarežģītākajām tehnoloģijām, ko izmanto saules paneļu izgatavošanā, taču tā piedāvā arī efektivitātes vērtības kuras nevar ignorēt, tāpēc mūsdienās tā tiek uzskatīta par svarīgu alternatīvu. Tradicionālās saules baterijas nodrošina enerģijas pārveidi, izmantojot priekšējo kontaktu ievietošanu šūnā. Tas nozīmē, ka fotoni kas sasniedz šūnas virsmu, tajā brīdī ir jāabsorbē, lai atbrīvotu elektronus un ražotu elektrību. Ja tie netiek absorbēti, tie tiek pārraidīti vai atspoguļoti. To var uzskatīt par zaudējumiem. IBC šūnas īsteno citu ideju. Tā vietā, lai kontaktus novietotu šūnas priekšpusē, tie novieto tos tās aizmugurē. Tas ļauj tiem sasniegt augstāku efektivitāti, jo šūnas priekšpusē ir samazināts ēnojums, vienlaikus ģenerējot elektronu caurumu pārus, absorbēto gaismu joprojām var savākt aizmugurējā puse. Tālāk redzamajā ilustrācijā varat apskatīt IBC šūnu struktūru no aizmugures puses.

    Citas tehnoloģijas, kurām jāpievērš uzmanība.

    New Project (23)
    Anti PID tehnoloģija

    Potenciāla izraisīta degradācija var izraisīt ievērojamu jaudas zudumu gan P-tipa, gan N-tipa elementos, tāpēc APT efektīvi aizsargā saules baterijas un nodrošina augstu enerģijas ieguvi ilgtermiņā.

    321
    Anti LeTID tehnoloģija

    Gaismas un paaugstinātas temperatūras izraisītas degradācijas (LeTID) efekts var būtiski samazināt saules bateriju jaudu gan P tipa, gan N tipa šūnās. Q-Cells ir pirmais uzņēmums, kas novērojis LeTID efektus un nācis klajā ar risinājumu LeTID efekta apspiešanai.

    unnamed (7)
    Hot-spot Protect (Karstā punkta aizsardzība)

    Viens karstais punkts var izraisīt nepārtrauktu produktivitātes zudumu un sliktākajā gadījumā modulis var aizdegties. Lai novērstu karsto punktu veidošanos šūnās, ražotājs dažādos veidos pārbauda saules baterijas, piemēram ar infrasarkano staru kameru skenēšanu.

    unnamed (8)1
    Half-cells – Pusšūnu tehnoloģija

    Lielāka jaudas produktivitāte samazinot strāvu uz pusi.
    Šūnu sadalīšana uz pusi samazina strāvu. Apvienojot to ar moduļa izkārtojumu, kas saīsina elektriskās strāvas piegādes attālumu, rezultātā tiek palielināta jauda par 3%. Diviem puselementiem ar 12 kopnēm ir tāda pati vai pat lielāka jauda kā pilnai šūnai ar 24 kopnēm.

    23
    Multi Busbars Technology-Vairāku kopņu tehnoloģija

    Mazāka pretestība un labāka aktīvo elektronu uztveršana.
    Samazināts attālums starp kopnēm, papildu elektriskās strāvas ceļi rada 2% jaudas pieaugumu. Tiek izveidoti vairāk ceļu ar mazāku attālumu samazinot sastrēgumus, kas savukārt samazina pretestības zudumus.

    unnamed (9)
    Vadu savstarpējais savienojums

    Samazināti ēnojuma zudumi ar apaļiem vadiem.
    Izmantojot apaļos vadus plakano lentu vietā, tiek samazināts ēnojumu platums par 75%, palielinot jaudu par 2,5%. No vadu apaļās formas atstarotā gaisma uzlabo moduļa gaismas uztveršanas efektu.