İnce Film Güneş Paneli
İdeal koşullar altında %21'e varan dönüştürme verimlilikleriyle ince kristal silisyumun verimlilik potansiyelini gösteren dünya çapında geniş bir araştırma faaliyetleri yelpazesi vardır. Çoğunlukla amaç, ilgili konsepti kanıtlamak ve en önemli elektriksel ve optik parametrelerin etkisini incelemektir.
Genel olarak, gerçekleştirilen hücrelerin çoğunun hala substrat olarak Si gofretler üzerinde yapıldığına dikkat edilmelidir. Bu tür test yapıları, konsepti kanıtlamayı ve farklı sınır koşullarının hücre performansı üzerindeki etkisini incelemeyi amaçlayan, mevcut en iyi anlaşılan malzemeler kullanılarak ideal koşullar altında yapılmıştır.
Bu ideal sistemlerden elde edilen içgörüler artık uygun maliyetli katman sistemlerine ve işleme teknolojilerine aktarılmak üzeredir. Kristal Si ince film güneş pili, son on yılda muazzam bir gelişme gördü, ancak yalnızca Astropower bu çabayı ticari olarak bulunabilen bir ürüne aktardı.
Çok sayıda farklı yaklaşım kabaca üç kategoride sınıflandırılabilir: i) doğrudan cam üzerine uygulanan Si katmanları; ii) yüksek sıcaklığa dayanıklı alt tabakalar üzerindeki Si katmanları; ve iii) cama aktarılan Si gofretlerinden yarı işlenmiş monokristal Si katmanları. Bu sınıflandırma kapsamında elde edilen bazı olağanüstü sonuçlar aşağıdaki bölümlerde tartışılacaktır.
Katmanlar
Cam yüzeylerle uyumlu tüm yaklaşımların doğal sınırlaması, camın 600◦C mertebesinde olan erime noktasıdır. Bu, hem Si birikiminin hem de güneş pili işlemenin daha uzun bir süre boyunca bu sıcaklık sınırının ötesine geçmesine izin verilmediği anlamına gelir.
Si tabakasının kristalleştirilmesi ya lazerle ya da katı fazda kristalleştirmeyle yapılabilir. Örneğin Kaneka Corp., yüksek oranda katkılı bir temas tabakasının lazerle kristalleştirilmesini ve ardından içsel bir mikro kristalli soğurucu filmin biriktirilmesini kullanır.
Bu “STAR” yapısının can alıcı özelliği (Yüzey Dokusu ve Arka Reflektörle Geliştirilmiş Absorpsiyon), pürüzlü bir yansıtıcı arka tabaka nedeniyle mükemmel bir optik sınırlama ile birleştirilmiş 5 μm'den daha az bir Si-tabakası kalınlığıdır. a-Si:H/mikrokristalin-Si/mikrokristalin Si'nin üçlü hücre yığını, %11.5'lik kararlı bir verimlilik elde etti.
Fotovoltaik Cihazlar Merkezi değişen p- ve n-doping seviyelerine sahip çok sayıda katmanın biriktirilmesini uygulayarak çok bağlantılı güneş pili konseptini araştırıyor.
Temel fikir, bu katmanlarda çok kısa azınlık taşıyıcı difüzyon uzunluklarının tolere edilebilmesi ve dolayısıyla çok saf olmayan materyallerin kullanılabilmesidir. Bu faydanın iyi bir hücre performansına dönüştürülmesi, büyük ölçüde aynı polariteye sahip katmanların elektriksel bağlantısına ve uzay yükü bölgesindeki rekombinasyona bağlıdır.
Konsepti kanıtlamak için yüksek oranda katkılı bir Cz gofreti üzerine epitaksiyel olarak uygulanan altı katmanlı bir sistemle %17,6'ya varan verimlilik elde edildi, ancak düşük maliyetli bir sistemle ilgili hiçbir sonuç bildirilmedi. Bununla birlikte, Pacific Solar, ürün geliştirmesi için cam üzerine basit bir tek katmanlı silikon sistem seçti.
Dokulu cam üzerine kaplanmış çok kristalli bir Si filminden oluşur. Film sadece 2μ'den daha kalındır. Bu film, hızlı bir düşük sıcaklıkta biriktirme ve ardından gelişmiş elektronik özellikler için daha yüksek bir sıcaklık işlemi ile üretilir. Sürecin detayları bilinmiyor.
Esnek Güneş Paneli
Thin-film solar panel
Saydam güneş paneli
Polikristal güneş paneli avantajları
Saydam güneş paneli nedir
İnce film güneş Paneli fiyatları
Monokristal Polikristal güneş paneli Farkları
Monokristal Güneş Paneli
Filmin yapısı ve modül yapısı gösterilmektedir. İnce n+pp+ silikon film, bir cam üst tabaka üzerinde biriktirilir, bu da şekilde ışığın aşağıdan geldiği anlamına gelir. Silikon önce bir yalıtkan reçine ile kaplanır, ardından metal temas yapısı gelir. P- ve n-tipi kontaklar, gösterilen ustaca bir şema ile yapılır.
Derin kraterler ve daha sığ çukurlar, lazer ateşlemeyle oluşturulur ve metal uçlara bağlanır. Tekli hücreler lazer yiv açma ile ayrılır ve hücreler metal uçlarla seri olarak bağlanır. Bu şekilde monolitik seri bağlı modüller, sonraki bölümde açıklanacak olan diğer malzemelerden ince film modüllerine benzer şekilde üretilir.
Pasifik güneş filmleri, filmin kendisinin iyi elektriksel iletkenlik sergilemesi gibi ilginç bir özelliğe sahiptir, bu da yüzeydeki iletken oksitleri gereksiz kılar.
Şu anda en iyi modüllerin verimliliği %7,25'tir; ortalama pilot üretim verimliliği %6,5'tir. Yakın gelecekte %8 ve iki yıl içinde %10 verimlilik beklenmektedir. Modüllerin mükemmel dayanıklılığı da kanıtlanmıştır.
Mevcut üretim maliyeti 1,95 ABD Doları/W olup, daha büyük hacimle birlikte bunun daha büyük üretim seferleri için 1 ABD Doları/W'a düşeceği beklentisiyle. Bu ürün şu anda pilot üretim aşamasındadır. Daha fazla gelişme, büyük ölçekli üretim için gerekli sermaye yatırımının bulunmasına bağlıdır.
Yüksek Isıya Dayanıklı Yüzeyler
Yüksek sıcaklık yaklaşımları, 1000◦C'nin üzerindeki sıcaklıklarda yüksek Si biriktirme hızlarına (∼= 5 μm/dak) ve sıvı faz (Tmelt,Si ∼ 1420◦C) yoluyla Si-yeniden kristalleştirme tekniklerine dayanır. Bu teknolojiler ile yüksek verim, sürekli hat içi işleme, büyük taneler ve dolayısıyla yüksek verimlilik elde edilebilir.
Bununla birlikte, düşük fiyata ideal teknik özelliklere sahip bir alt tabaka malzemesi henüz bulunamıyor. Genel bir kural olarak, ucuz malzemeler genellikle yüksek sıcaklıklarda, bu safsızlıkların substratlardan aktif Si tabakasına geçmesine neden olan yüksek düzeyde safsızlıklar içerir.
Ayrıca, katman hazırlama ve güneş pili işleme için işlem adımlarının karmaşıklığı, özellikle yalıtkan alt tabakalar üzerinde, kritik tarafa doğru sayılır.
Güneş Enerjisi Sistemleri Enstitüsü (ISE) üç farklı yüksek sıcaklık yaklaşımını araştırıyor:
– Yüksek katkılı silikon şerit ön tabakaları, hızlı bir termal kimyasal buhar biriktirme (RT-CVD) reaktöründe aktif Si tabakasının müteakip doğrudan epitaksiyel büyümesi için substratlar olarak kullanılır.
Güneş pilleri için katman sisteminin ısıl işlemi, safsızlıkların aktif Si tabakasına göç ettiğini hesaba katmalı ve böylece alt tabakada izin verilen maksimum kirlilik seviyesi belirlenmelidir.
– Daha sonra geçiş delikleri olan bir SiO2 tabakası ile kaplanan, alt tabaka olarak düşük kaliteli, oldukça katkılı bir Si tabakası. Deliklerin toplam alan kaplaması %0,5'tir; bu, arka elektrotla yeterli bir elektrik teması sağlamak için yeterlidir, ancak yine de safsızlıkların alt tabakadan difüzyonunu önemli ölçüde bastırır.
CVD biriktirilmiş Si tabakasının tepesi, tane boyutunu büyütmek için geniş alanlı bir yeniden kristalleştirme adımına maruz bırakılır ve geçiş deliklerinin altında bulunan Si kristalleri aracılığıyla tohumlama gerçekleşir.
– Seramik veya grafit gibi kapsüllenmiş yabancı alt tabakalar kullanılır ve ince taneli Si tabakasının yükseltilmesi, bir bölge eritme yeniden kristalleştirme adımıyla gerçekleşir.
Doğal ve Teknolojik Güneş Enerjisi Depolama Potansiyeli
Elektriği depolamak için yeterli bir mekanizmanın olmaması, PV ve rüzgar enerjisinin karşılaştığı en büyük handikaptır. Mevcut çözüm, şebekeyi bir proxy depolama biçimi olarak kullanmaktır: şebekeye yenilenebilir enerji beslenir; rüzgar veya güneş olmadığında, geleneksel olarak üretilen elektrik şebekeden sağlanır.
Konvansiyonel enerji santrallerinin operatörleri, rüzgar ve güneşin güvenilmezliğinin yıl boyunca toplam çalışma süresinin o kadar düşük olduğu ve çok sayıda PV ve rüzgar enerjisi kurulumuyla bile yenilenebilir kaynaklardan ekonomik üretimin mümkün olmadığı anlamına geldiği temelinde buna karşı çıkıyorlar.
İyi konumlandırılmış rüzgar çiftlikleri için en yüksek çalışma süresi, teknoloji geliştikçe artsa da, 8760 saatlik bir yılda 2000 saat civarındadır; PV için tepe çalışma süresi 1000 saatten azdır. Gerçekte, kurulumlar rüzgar durumunda yaklaşık 4000 saatten daha uzun süre çalışır.
Bu, elektrik endüstrisinin, rüzgar ve PV aksama sürelerini karşılamak için kapasiteye sahip olmaları gerekse de, bu kaynaklardan elektrik üretilirken kullanılmadan zayıfladığı yönündeki savunmasını perspektif haline getiriyor. Rüzgar ve PV üretimi toplam üretimin ihmal edilebilir bir oranı olduğu sürece, bu dayanıksız bir argümandır. Elektrik üreticilerinin çok fazla kullanılmayan kapasitesi var.
Yine de, enerjinin büyük bir kısmı rüzgar ve PV’den üretildiğinde ‘kapasite etkileri’ devreye giriyor. Bu durumda, rüzgar ve PV işletim saatlerinde gerçekten az kullanılacak bir yedek kapasiteye ihtiyaç olacaktır.
Rüzgar ve PV’den elde edilen elektriğin payını artırma hedefleri, bu nedenle, PV ve rüzgar tesisleri operatörleri ile geleneksel elektrik tedarikçileri arasında gelecekteki kapasite çatışmalarının tohumlarını atıyor. Sonuç olarak, endüstri, yenilenebilir enerji için garanti garantisi mevzuatının kaldırılmasını veya yenilenebilir enerjinin ‘zorla satın alınmasına’ ilişkin üst sınırların getirilmesini talep ediyor.
PV ile rüzgar ve konvansiyonel elektrik santralleri arasındaki kapasite çatışmasını ertelemek için bir olasılık, şebekenin kapsamını genişletmek olacaktır. Bununla birlikte, merkezi olmayan bir santralin ekonomik uygulanabilirliğinin her şeyden önce büyük bir enerji şebekesine bağlı olması gerektiği fikrinde bir iç çelişki vardır.
Ayrıca iletim ve dağıtım elektrik maliyetlerinin yaklaşık yüzde 60-80’ini oluşturduğundan, PV ve rüzgardan elde edilen elektriği gereksiz yere pahalı hale getirir. Bunun daha belirgin olmamasının tek nedeni, elektrik faturalarında bundan hiç bahsedilmemesi ve elektrik sektörünün bu konuda kesin bir istatistik yayınlamamasıdır.
PV ve rüzgar enerjisinde gizli olan ekonomik dinamizm çiçek açacaksa, iki temel soruya yeni cevaplar bulunmalıdır:
1 Gelecekte pahalı yedek kapasite ihtiyacı nasıl önlenebilir?
2 Kullanımlarının uzun tedarik zincirleri veya kapsayıcı bir enerji tedarik sistemi gerektirmemesi bakımından yenilenebilir enerji kaynaklarının benzersiz ekonomik avantajı, pratikte rüzgar ve PV gücü için nasıl geçerli kılınabilir?
Daha eğilimli bir şekilde ifade etmek gerekirse: anonim yedek kapasiteden ve hatta yüksek performanslı enerji şebekelerinden nasıl bağımsız hale getirilebilir?
Güneş enerjisi DEPOLAMA aküleri
Güneş enerjisi DEPOLAMA sistemleri
Güneş Enerjisi depolama aküleri fiyatları
Elektrik DEPOLAMA Bataryaları fiyatları
Güneş enerjisi depolanabilir mi
Batarya enerji DEPOLAMA sistemi
Güneş enerjisi depolayan elektrik kaynağı
Solar batarya
Hibrit Sistemler
Dikkat edilmesi gereken ilk nokta, şebekenin çok sayıda küçük yerel elektrik santralinden beslenmesi durumunda yedek elektrik santrallerinin önemini yitirmesidir. Büyük elektrik santrallerinin aksine, küçük bir elektrik santralinin devre dışı kalması önemli değildir. Çok sayıda küçük fabrikadan oluşan bir sistem doğası gereği çok sayıda gereksizdir.
İkincisi, arzın sürekliliği, bir malın değerinin arz ve talebin etkileşimi tarafından belirlendiği bir piyasa ekonomisi için makul bir şekilde geçerli olan bir argüman değildir. Üçüncüsü, rüzgar esmezse çamaşırlarınızı kurutamazsınız argümanına verilecek doğru cevap, rüzgar estiğinde kurutabileceğinizdir.
Sorunu çözmek için bir öneri, iki farklı kaynaktan elektrik üretebilen ve her şeyden önce, bir kez üretilen elektriği depolamak için bilinen ve henüz bilinmeyen tüm teknolojileri kullanan hibrit sistemler olabilir.
Rezervuarlardan elde edilen hidroelektrik ile, türbinleri açıp kapatmak için su akışını hızla kontrol ederek talepteki değişikliklere anında tepki vermek mümkün olduğundan, tüm elektrik talebini tek bir kaynaktan karşılamak elbette mümkündür. Norveç’te olduğu gibi yeterince uygun sahanın olduğu yerlerde, tüm ulusal talep hidroelektrik santrallerinden kolayca karşılanabilir.
Daha küçük birçok bölge de kendilerini harici elektrik tedarikçilerinden bağımsız hale getirebilir. Yine de hidroelektriklerini çok uzaklara satmayı tercih ediyorlar. Pik talebi karşılamaya uygunluğu, enerji piyasasında yüksek bir fiyata sahiptir.
Fosil yakıt veya yenilenebilir olsun, başka herhangi bir elektrik kaynağı, yeterli hidroelektrik kapasitesiyle birleştiğinde elektrik piyasasının ihtiyaçlarını karşılayabilir.
Fransa, hidroelektrik ile nükleer enerjiyi 1:3 oranında birleştiren hibrit bir sisteme sahiptir. Ulusal düzeyde işleyen bir strateji, nükleer enerji ve fosil yakıtlar olmadan, ama aynı zamanda rezervuarlardan evrensel hidroelektrik kullanılabilirliği olmaksızın küçük ölçekte tüm elektrik ihtiyaçlarını oldukça açık bir şekilde karşılayabilir.
Diğer bir olası hibrit, bir biyokütle tesisi ile birlikte rüzgar enerjisi olacaktır. Rüzgar düştüğünde, ancak elektrik talebi yüksek kaldığında, rüzgar çiftliğine bağlı bir biyogaz, bitkisel yağ veya gazlaştırılmış biyokütle yakan jeneratör otomatik olarak çalışacak ve rüzgar çiftliği tekrar gerilimi alır almaz tekrar duracaktır.
Bunun gibi bir tesis, şebekeyi ihtiyaca göre besleyebilir veya tamamen otonom bir güç kaynağını garanti edebilir. Coğrafi olarak sınırlı hidroelektrik rezervlerine başvurulmadan fosil yakıtsız bir enerji arzının elde edilemeyeceği argümanı tam anlamıyla geçerli değildir.
Böyle bir hibrit arzın yenilenebilir enerji için tek ve hatta en uygun strateji olmamasının başka nedenleri de var. Bir rüzgar çiftliği için yedek kapasite olarak hizmet veren biyokütle yakıtlı bir jeneratör, günün her saati güç sağlayabileceği için tam olarak kullanılamayacaktır. Ayrıca, atık ısı da yakalanıp kullanıma açılırsa, birincil enerji en verimli şekilde kullanılabilir.
Bununla birlikte, enerji kullanımındaki geleneksel mevsimsel farklılıklar, eğer jeneratör sabit kapasitede çalışıyorsa, hem ısı hem de elektrik için gümrük garantisi vermeyi pek mümkün kılmıyor. Tüm bu faktörler, elektriğin doğrudan depolanması sorununu acil bir sorun haline getiriyor.