Päikesepatareid: Millised päikesemoodulid pakuvad praegu parimat tehnoloogiat ja suurimat jõudlust?

Päikesepatareide tehnoloogiline areng jätkub kiiresti. See, mis oli eile tipptasemel ja uuenduslik, on homme sageli aegunud. Tehnoloogia areng muudab süsteemid üha töökindlamaks ja tõhusamaks, mis toob kaasa päikeseelektrienergia nõudluse kasvu. Seda nõudlust suurendavad tõenäoliselt veelgi kliimakaitseseadus ja Saksamaa eesmärk saavutada 2045. aastaks kliimaneutraalsus, mistõttu on oodata taastuvenergia olulist kasvu lähiaastatel.

Päikesepaneelide tehnoloogia efektiivsus sõltub oluliselt kasutatavate päikesepaneelide tüüpidest. Saksamaal domineerivad päikesepaneelide süsteemides eelkõige neli moodulitüüpi. Esitame nende eelised ja puudused ning tulevikuväljavaated.

Päikesepaneelid: mis tüüpi on olemas?

Erinevat tüüpi PV-mooduleid iseloomustavad mõnikord olulised erinevused tehnilises disainis. Selle tulemuseks on väga erinev jõudlus, eluiga ja kulud. Uurime neid allpool üksikasjalikumalt:

• Klaas-klaas / topeltklaasitud moodulid
• Polükristallilised moodulid
• Monokristallilised moodulid
• Õhukese kile moodulid
• CIS/CIGS moodulid

Bifakaalkärjetehnoloogiaga klaasmoodulis püütakse valgus kinni nii mooduli esi- kui ka tagaküljel. Püütud valguse hulga suurendamine suurendab mooduli efektiivsust.

Sellega seotud:

• Kahepoolsed päikesepatareid – huvitav teave päikesemoodulite kohta
• BSC – kahepoolsed päikesepatareid: kahepoolsete ehk kahe pinnaga päikesepatareide ajalugu
• Päikesepaneelid: kahepoolsed moodulid suurema efektiivsuse ja suurema valgusviljakuse saavutamiseks – konsultatsioon, planeerimine ja lahendused

Polükristallilised päikesepaneelide moodulid, nagu ka nende monokristallilised analoogid, on valmistatud ränist. Pärast räni sulatamist valatakse see piklikesse ristkülikukujulistesse vormidesse ja jahutatakse aeglaselt. Saadud kristallstruktuurid eraldatakse seejärel edasistes tootmisetappides ja lõigatakse vahvliteks, mis moodustavad polükristallilised päikesepatareid. Visuaalselt on neid eristatav silmatorkav sinine värvus.

Selle protsessi eeliseks on suhteliselt odav hind, mistõttu polükristallilised PV-moodulid olid pikka aega ühed enimkasutatavad päikesepatareid. Tehnoloogia on end aastaid tõestanud ja seetõttu äärmiselt usaldusväärne. Lisaks madalale rikete tundlikkusele on selle süsteemi teine ​​eelis ka pikk eluiga. Tootmisprotsessi puuduseks on aga üksikute kristallide vaheliste liideste ebatäiuslikkus. Selle tulemuseks on nende päikesepatareide keskmine efektiivsus, 12–16%. Järelikult suureneb vajalik ruum ja efektiivsus väheneb.

Kaks täiendavat puudust, mis polükristalliliste ja monokristalliliste moodulite puhul ühised on, on nende suhteliselt suur kaal ja jõudluskaod hajutatud valguse ja kõrgete temperatuuride korral.

Monokristallilised moodulid on samuti valmistatud ränist. Erinevalt polükristallilistest moodulitest sulatatakse räni teist korda, mille tulemuseks on sammasjad monokristallid (sellest ka "mono"). Neil ei esine polükristallilistele moodulitele omaseid hõõrdekadusid. See viib nende tumesiniste kuni mustade sätendavate päikesepatareide kuni 20% suurema efektiivsuseni.

Lisaks madalale riketetundlikkusele ja aastakümnete jooksul tõestatud konstruktsioonile iseloomustab monokristallilisi mooduleid väiksem jalajälg. Nende moodulite tootmine on aga suhteliselt kallis. Lisaks on need suhteliselt rasked ja nende efektiivsus on halbade valgustustingimuste ja kõrgete temperatuuride korral vähenenud.

Kokkuvõttes pakuvad mõlemad kristalliliste moodulite tüübid tõhusat jõudlust. Siiski on need suhteliselt rasked, kusjuures monokristallilised päikesemoodulid on oma suurema efektiivsuse tõttu parem valik piiratud ruumides. Nende suurem efektiivsus on viinud nende laialdase kasutuselevõtuni polükristalliliste päikesepatareide ees, vaatamata nende kõrgemale hinnale.

Kuid asjaolu, et polükristallilised moodulid on kuni kolmandiku võrra odavamad (kWp kohta), tagab nende jätkuva populaarsuse, eriti suuremate, ruumipiiranguteta päikesepaneelide süsteemide puhul.

Nagu nimigi ütleb, iseloomustab õhukese kilega mooduleid äärmiselt madal paksus. Traditsiooniliselt valmistatakse õhukese kilega mooduleid amorfsest ränist valmistatud pooljuhtide abil. Selles süsteemis kaetakse alusmaterjal, tavaliselt klaasist, õhukese kihiga. Selle ehitusmeetodi tulemusel on õhukese kilega päikesepatareid umbes 100 korda õhemad kui kaks räniplaatidest päikesemoodulit.

Mikroelektroonikas, fotogalvaanikas ja mikrosüsteemide tehnoloogias on vahvlid umbes ühe millimeetri paksused ümmargused või ruudukujulised kettad. Need on valmistatud monokristallilistest või polükristallilistest (pooljuhtide) toorikutest, mida nimetatakse valuplokkideks, ja neid kasutatakse tavaliselt elektroonikakomponentide, sealhulgas integraallülituste (IC-de, "kiibide"), mikromehaaniliste komponentide ja fotoelektriliste katete substraatidena (alusplaatidena). Mikroelektroonikakomponentide tootmisel ühendatakse mitu vahvlit tavaliselt partiiks ja töödeldakse kas järjestikku või paralleelselt.

See on ka üks õhukese kilega moodulite suurimaid eeliseid, kuna nende väike kaal muudab need väga paindlikuks ja mitmekülgseks. Seetõttu ei kasutata neid mooduleid enam ainult suurtes päikesepaneelide süsteemides, vaid ka energia tootmiseks kellades ja muudes väikestes elektroonikaseadmetes. Lisaks on õhukese kilega mooduleid lihtne valmistada ja odav tänu madalale toorainevajadusele, mis on veelgi suurendanud nende laialdast kasutamist. Pealegi ei lamene nende jõudluskõver ebasoodsates valgustingimustes nii palju kui kahel eespool mainitud kristallmoodulil.

Nende kitsaste moodulite puuduseks on aga oluliselt madalam efektiivsus võrreldes teiste päikesepatareidega. See võib ulatuda kuni 7%ni, mis tähendab, et nende kasutamine PV-süsteemides nõuab märkimisväärselt ruumi. Suurema efektiivsuse saavutamiseks on tootjad üle läinud kaadmiumtelluriidiga (CdTe) õhukese kilega moodulite tootmisele. See konstruktsioonipõhimõte pakub veidi kõrgemat efektiivsust, kuni 8%. See sobib eriti hästi kasutamiseks piirkondades, kus on suur hägususe ja udu tase, samuti hajutatud valguses. Kasutajad peavad aga leppima kõrgemate hindade ja lisakuludega moodulites sisalduva kaadmiumi kallima ringlussevõtu eest dekomisjoneerimise ajal. Vaatamata suurenenud kuludele on selle tõhusama moodulikonstruktsiooni kasutamine nüüdseks tõusuteel.

Lisaks uurivad paljud ettevõtted praegu õhukese kilega mooduleid, mis on toodetud vask-tsink-tinasulfiidi ja väävli (CZTS) abil. Sellel pooljuhtmaterjalil on tavapäraste õhukese kilega päikesepatareide ees eelis, et selle konstruktsioon ei nõua haruldaste ja mürgiste elementide kasutamist. Siiski võtab see tehnoloogia masstootmiseks valmisolekuks tõenäoliselt veel aega.

Need moodulid on spetsiaalset tüüpi õhukese kilega päikesepatareid ja praegu on selles valdkonnas CdTe variandi järel teine ​​levinuim disain. Need põhinevad vaskindiumdiseleniidi (CIS) või vaskindiumgalliumdiseleniidi (CIGS) ühenditel ja juhivad elektrit oluliselt paremini kui ränipõhised õhukese kilega moodulid. Nende efektiivsus jääb vahemikku 12–15%, mis on samaväärne õhukese kilega päikesepatareide seas kõrgeima efektiivsusega. Samuti kannatavad nad hajutatud valguse ja kõrgete temperatuuride korral vaid minimaalseid kadusid ning on kerged ja defektidele vastupidavad.

Neid eeliseid kaaluvad üles kallis tootmisprotsess ja moodulites sisalduva seleeni keeruline taaskasutus. Lisaks puuduvad nende moodulite suhteliselt hiljutise arenduse tõttu pikaajalised andmed süsteemi vastupidavuse kohta. Siiski on just kõrge hind see, mis on põhjustanud nende päikesepatareide tootmise aastatepikkuse seisaku.

Kõik ühest allikast, spetsiaalselt suurte parklate päikeseenergialahenduste jaoks loodud. Refinantseerige või kompenseerige oma tulevasi kulusid oma elektritootmisega.

Leia nõuandeid ja lahendusi siit 👈🏻

Konsultatsioon ja planeerimine koos mittesiduva kuluhinnanguga. Ühendame teid tugevate partneritega fotogalvaanika valdkonnas.

Leia nõuandeid ja lahendusi siit 👈🏻

Meil on regionaalne esindus kogu saksakeelses maailmas. Meil ​​on usaldusväärsed partnerid, kes teid nõustavad ja teie soovid ellu viivad.

Võtke meiega ühendust 👈🏻