תאים סולאריים: אילו מודולים סולאריים מציעים כיום את הטכנולוגיה הטובה ביותר והביצועים הגבוהים ביותר?

הפיתוח הטכנולוגי בתאים סולאריים ממשיך להתקדם במהירות. מה שהיה חדיש אתמול, מיושן לעתים קרובות מחר. התקדמות טכנולוגית הופכת את המערכות לחזקות ויעילות יותר ויותר, מה שמוביל לעלייה בביקוש לחשמל פוטו-וולטאי. ביקוש זה צפוי לקבל דחיפה נוספת הודות לחוק הגנת האקלים ולמטרתה של גרמניה להשיג ניטרליות אקלימית עד 2045, ולכן צפויה עלייה משמעותית באנרגיה מתחדשת בשנים הקרובות.

יעילותה של טכנולוגיית פוטו-וולטאית תלויה באופן מכריע בסוגים השונים של מודולים סולאריים בהם נעשה שימוש. בגרמניה, ארבעה סוגי מודולים שולטים בשימוש במערכות פוטו-וולטאיות. אנו מציגים את יתרונותיהם וחסרונותיהם, כמו גם את סיכויי העתיד שלהם.

מודולים סולאריים: אילו סוגים קיימים?

הסוגים השונים של מודולי פוטו-וולטאיים מאופיינים בהבדלים משמעותיים לעיתים בתכנון הטכני. כתוצאה מכך, ביצועים, אורך חיים ועלויות משתנים מאוד. נבחן אותם ביתר פירוט בהמשך:

• מודולים מזכוכית-זכוכית / זיגוג כפול
• מודולים פוליקריסטליים
• מודולים מונוקריסטליים
• מודולים של סרט דק
• מודולי CIS/CIGS

במודול הזכוכית עם טכנולוגיית תאים דו-פאציאליים, האור נלכד הן בחזית והן בחלק האחורי של המודול. הגדלת כמות האור הנלכדת מגבירה את יעילות המודול.

מתאים לכך:

• תאי שמש דו-פאזיים - מידע מעניין על מודולים סולאריים
• BSC – תאים סולאריים דו-צדדיים: היסטוריה של תאי השמש הדו-צדדיים או הדו-צדדיים
• מודולים סולאריים: מודולים דו-פאציאליים ליעילות רבה יותר ותפוקת אור מוגברת - ייעוץ, תכנון ופתרונות

מודולי פוטו-וולטאים פוליקריסטליים, כמו מקביליהם המונו-קריסטליים, עשויים מסיליקון. לאחר שהסיליקון נמס, הוא יוצק לתבניות מלבניות מוארכות ומקורר באיטיות. מבני הגביש המתקבלים מופרדים בשלבי ייצור נוספים ונחתכים לפלסטיק, היוצרים את תאי השמש הפולי-קריסטליים. מבחינה ויזואלית, הם נבדלים על ידי צבעם הכחול הבולט.

לתהליך זה יתרון של היותו זול יחסית, ולכן מודולי פוטו-וולטאיים פוליקריסטליים היו בין תאי השמש הנפוצים ביותר במשך זמן רב. הטכנולוגיה הוכחה בפעולה במשך שנים רבות ולכן היא אמינה ביותר. מלבד הרגישות הנמוכה לתקלות, תוחלת חיים ארוכה היא יתרון נוסף של מערכת זו. עם זאת, לתהליך הייצור יש חיסרון של יצירת פגמים בממשקים בין הגבישים הבודדים. התוצאה היא יעילות של תאי שמש אלה שהיא ממוצעת בלבד, בטווח של 12 עד 16%. כתוצאה מכך, השטח הנדרש גדל והיעילות יורדת.

שני חסרונות נוספים המשותפים למודולים פולי-קריסטליים ולמודולים חד-קריסטליים הם אובדן המשקל והביצועים הגבוהים יחסית שלהם בתנאי אור מפוזר וטמפרטורות גבוהות.

מודולים חד-קריסטליים עשויים גם הם מסיליקון. שלא כמו מודולים פוליקריסטליים, הסיליקון נמס פעם שנייה, וכתוצאה מכך נוצרים גבישים יחידים עמודיים (ומכאן "מונו"). הם אינם סובלים מהפסדי החיכוך הנצפים במודולים פוליקריסטליים. זה מוביל ליעילות גבוהה יותר של עד 20% בתאים סולאריים מנצנצים בצבע כחול כהה עד שחור.

מלבד רגישותם הנמוכה לתקלות ועיצובם המוכח במשך עשרות שנים, מודולים חד-קריסטליים מאופיינים בטביעת רגל קטנה יותר. עם זאת, מודולים אלה יקרים יחסית לייצור. יתר על כן, הם כבדים יחסית ובעלי יעילות מופחתת בתנאי תאורה ירודים וטמפרטורות גבוהות.

לסיכום, שני סוגי המודולים הגבישיים מציעים ביצועים יעילים. עם זאת, הם כבדים יחסית, כאשר מודולים סולאריים חד-גבישיים הם הבחירה הטובה יותר בחללים סגורים בשל יעילותם הגבוהה יותר. יעילותם הגבוהה יותר הובילה לאימוץ נרחב שלהם על פני תאים סולאריים רב-גבישיים, למרות מחירם הגבוה יותר.

עם זאת, העובדה שמודולים פוליקריסטליים זולים יותר בעד שליש (לקילוואט-ואט) מבטיחה שהם ימשיכו להיות פופולריים מאוד, במיוחד עבור מערכות פוטו-וולטאיות גדולות יותר ללא אילוצי מקום.

כפי שהשם מרמז, מודולי שכבה דקה מאופיינים בעובי נמוך במיוחד. באופן מסורתי, מודולי שכבה דקה מיוצרים באמצעות מוליכים למחצה העשויים מסיליקון אמורפי. במערכת זו, חומר מצע, העשוי בדרך כלל מזכוכית, מצופה בשכבה דקה. שיטת בנייה זו גורמת לתאי שמש דקים להיות דקים פי 100 בערך משני מודולים סולאריים העשויים פרוסות סיליקון.

בטכנולוגיית המיקרואלקטרוניקה, פוטו-וולטאיקה ומיקרו-מערכות, פרוסות סיליקון הן דיסקיות עגולות או מרובעות בעובי של כמילימטר אחד. הן מיוצרות מחומר חד-קריסטלי או רב-קריסטלי (מוליכים למחצה), המכונות מטילי סיליקון, ומשמשות בדרך כלל כמצעים (לוחות בסיס) לרכיבים אלקטרוניים, כולל מעגלים משולבים (ICs, "שבבים"), רכיבים מיקרו-מכניים וציפויים פוטואלקטריים. בייצור רכיבים מיקרואלקטרוניים, מספר פרוסות סיליקון משולבות בדרך כלל לאצווה ומעובדות ברצף או במקביל.

זהו גם אחד היתרונות הגדולים ביותר של מודולי שכבה דקה, שכן משקלם הנמוך הופך אותם לגמישים ורב-תכליתיים מאוד. לכן, מודולים אלה אינם משמשים עוד רק במערכות פוטו-וולטאיות גדולות, אלא גם לייצור חשמל בשעונים ובמכשירים אלקטרוניים קטנים אחרים. בנוסף, מודולי שכבה דקה קלים לייצור וזולים לייצור בשל דרישות חומרי הגלם הנמוכות שלהם, מה שהגביר עוד יותר את השימוש הנרחב בהם. יתר על כן, עקומת הביצועים שלהם אינה משתטחת באותה מידה בתנאי תאורה קשים כמו זו של שני המודולים הגבישיים שהוזכרו לעיל.

עם זאת, למודולים צרים אלה יש חיסרון של יעילות נמוכה משמעותית מאשר תאים סולאריים אחרים. יעילות זו יכולה להגיע עד ל-7%, כלומר השימוש בהם במערכות פוטו-וולטאיות דורש כמות ניכרת של מקום. כדי להשיג יעילות גבוהה יותר, יצרנים עברו לייצור מודולים בעלי שכבה דקה עם קדמיום טלוריד (CdTe). עקרון עיצוב זה מציע יתרון של יעילות מעט גבוהה יותר של עד 8%. הוא מתאים במיוחד לשימוש באזורים עם רמות גבוהות של אובך וערפל, כמו גם באור מפוזר. עם זאת, המשתמשים חייבים לקבל מחירים גבוהים יותר ועלויות נוספות עבור מיחזור יקר יותר של הקדמיום הכלול במודולים במהלך הוצאתם משימוש. למרות העלויות המוגברות, השימוש בעיצוב מודול יעיל יותר זה נמצא כעת במגמת עלייה.

יתר על כן, חברות רבות חוקרות כיום מודולים בעלי שכבה דקה המיוצרים באמצעות גופרית נחושת-אבץ-בדיל וגופרית (CZTS). לחומר מוליך למחצה זה יש יתרון על פני תאי שמש בעלי שכבה דקה קונבנציונליים בכך שבנייתו אינה דורשת שימוש ביסודות נדירים ורעילים. עם זאת, סביר להניח שיעבור זמן מה עד שטכנולוגיה זו תהיה מוכנה לייצור המוני.

מודולים אלה הם סוג מיוחד של תאי שמש דקים, וכיום העיצוב השני הנפוץ ביותר בתחום זה, אחרי גרסת CdTe. הם מבוססים על תרכובות נחושת אינדיום דיסלניד (CIS) או נחושת אינדיום גליום דיסלניד (CIGS) ומוליכים חשמל טוב משמעותית יותר ממודולי שכבה דקה מבוססי סיליקון. יעילותם נעה בין 12% ל-15%, נתון השקול ליעילות הגבוהה ביותר מבין תאי שמש דקים. הם גם סובלים מהפסדים מינימליים באור מפוזר ובטמפרטורות גבוהות, והם גם קלים משקל ועמידים בפני פגמים.

יתרונות אלה מתקזזים על ידי תהליך הייצור היקר והמחזור המורכב של הסלניום הכלול במודולים. יתר על כן, עקב הפיתוח החדש יחסית של מודולים אלה, קיים מחסור בנתונים ארוכי טווח על עמידות המערכת. עם זאת, בעיקר המחיר הגבוה הוא שגרם לקיפאון בייצור תאי השמש הללו במשך שנים.

הכל ממקור אחד, שתוכנן במיוחד עבור פתרונות סולאריים לחניונים גדולים. מימון מחדש או קיזוז עלויות עתידיות באמצעות ייצור חשמל משלכם.

ייעוץ ופתרונות ניתן למצוא כאן 👈🏻 👈🏻

ייעוץ ותכנון כולל הערכת עלות ללא התחייבות. אנו מחברים אתכם עם שותפים חזקים בתחום הפוטו-וולטאית.

ייעוץ ופתרונות ניתן למצוא כאן 👈🏻 👈🏻

יש לנו נוכחות אזורית ברחבי העולם דובר הגרמנית. יש לנו שותפים אמינים שייעצו לכם ויישמו את משאלותיכם.

צור קשר איתנו 👈🏻