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.
Nehir Sistemleri, İkinci Akış ve İkinci Akış Karakteristiği
Belirli bir alandan akış, az ya da çok belirgin bir şekilde yukarıda özetlenen yağışla belirlenir. Bu akan su derelerde ve nehirlerde boşaltılır. Burada akış yoğunlaşmıştır ve bu nedenle akan su kütleleri, enerji temini için hidro gücün kullanılması için olası yerlerdir.
Avusturya örneği için ana nehir sistemlerini ilgili toplama alanlarıyla birlikte gösterir. Harita, Avusturya’nın birbiriyle bağlantılı çok sayıda akarsu ve nehir tarafından iyi bir şekilde kurutulduğunu açıkça göstermektedir. Nispeten yüksek yağış seviyesi nedeniyle, akan su kütlelerinin yoğunluğu nispeten yüksektir.
Ayrıca ülkenin dağlık yapısı nedeniyle bu nehir ve göllerde depolanan enerjinin kullanım olanakları oldukça umut vericidir. Avusturya’nın dünya elektrik üretimi ile ilgili elektrik üretiminde çok yüksek paya sahip bir ülke olmasının nedenlerinden biri de budur.
Gösterilen dere ve nehirlerden bazıları kısmen Avusturya dışındaki bölgelerde yağış olarak düşen suyla doludur. Dış sudaki bu pay, Avusturya üzerindeki yağışlardan kaynaklanan enerji arzının bir parçası değildir. Genel bir enerji dengesi geliştirirken, bu tür etkilerin dikkate alınması gerekir.
Bu akarsularda ve nehirlerde, günlük ortalama akışlar bazen çok büyük farklılıklar gösterebilir. Örnek olarak Almanya’nın güneybatısında yer alan Neckar nehrinin farklı su seviyelerindeki akışlarını göstermektedir. Özellikle ilkbahar, Kara Orman’daki kar erimesi nedeniyle yüksek düzeyde ortalama akış ile karakterize edilir ve bu, özellikle kar erimesi şiddetli yağışlarla birleştiğinde önemli ölçüde değişebilir.
Bununla birlikte, yılın son kısmı, düşük akışlarla karakterizedir. Akış zirvelerine, büyük miktarda yağış alan fırtınalar neden olur. Bu süreler, akışlarda hızlı bir artış ve ardından hızlı bir düşüş ile işaretlenir.
Birkaç yıl boyunca günlük veya aylık ortalama akış değerlerine bakıldığında, akış, analiz edilen nehre ve nehrin belirli bir bölümüne bağlı olarak mevsimsel bir eğri ile karakterize edilir. Nehre ve meteorolojik koşullara bağlı olarak, bu tür yıllık döngüler bir yıl içinde veya yalnızca uzun vadeli ortalamada görülebilir.
Bu tür karakteristik yıllık döngülere bir örnek olarak, Avusturya nehirlerinin seçilen ölçülerindeki ortalama aylık akışları gösterir. Buna göre Tuna ve Gurgler Ache, farklı aylar arasında ikinci turda önemli farklılıklar gösteriyor.
Alplerin daha yüksek rakımlarında karların erimesi nedeniyle yaz aylarında maksimum akış burada verilir. Mattig için durum böyle değil; Buradaki en yüksek akış ilkbaharda meydana gelir çünkü bu derenin toplama alanı, Gurgler Ache’ye kıyasla karın yılın daha erken eridiği alçak dağlarda yer alır.
Ancak yıllık döngünün uzun vadeli ortalaması, farklı yıllar arasında önemli değişikliklere tabidir. Bu nedenle, Neckar nehri için Rockenau’daki ve Yukarı Ren için Maxau’daki su seviyesi örneğini kullanarak, uzun yıllar boyunca aylık ortalama akışların ortalama değerlerini ve karşılık gelen ortalama ve maksimum dalgalanma aralığını gösterir.
Bu grafiğe göre, farklı yıllar arasında aylık ortalamada meydana gelebilecek değişimler çok büyük. Bazı aylarda ölçülen maksimum akış, Neckar nehri ortalamasına göre 10 kat ve Ren Nehri için yaklaşık 4 kat daha fazladır. Bu tür sel olayları, genellikle köylerin ve şehirlerin yanı sıra tarım arazilerinin de sular altında kalması gibi istenmeyen etkilere sahiptir.
Rezervuarlar
Topografik şartlara bağlı olarak, farklı bölgelere göre su depolama olanakları önemli ölçüde değişmektedir. Yüksek dağlarda, koşullar çoğu durumda oldukça elverişlidir. Bu nedenle, örneğin Alplerde zaten oldukça fazla rezervuar var.
Örneğin Forggensee, Lech’teki nehir tipi elektrik santralleri için bir su deposu görevi görüyor. Örneğin, Almanya’daki en eski yüksek basınçlı elektrik santrallerinden biri, Kochel Gölü ile Walchen Gölü arasında faaliyet göstermektedir. Rezervuarların çoğu, birkaç işleve sahiptir ve enerji üretimi her zaman ana işlevi değildir.
Alçak sıradağlarda, bazen esas olarak enerji üreten, ancak bazen asıl amacı içme ve kullanım suyu teminini sağlamak olan rezervuar gölleri olabilir. Bu, esas olarak, rezervuar olmadığında su arzının düşük olması nedeniyle yaz aylarında kıtlıkların meydana geleceği bölgelerde geçerlidir. Çoğu zaman her iki yön de birbiriyle bağlantılıdır.
Enerji üretimi için su rezervuarlarının tipik örnekleri, Alplerdeki yıllık rezervuarlardır. Genellikle kış sonunda boşalırlar ve su toplama alanındaki eriyen karlarla ve muhtemelen yaz aylarında diğer vadilerden su transferleriyle yeniden doldurulurlar.
Bu süre zarfında, sadece çok az su salarlar. Yaz sonunda rezervuarlar tamamen doldurulmalıdır. Enerji talebinin yüksek olduğu ve rezervuara neredeyse hiç girişin olmadığı kış aylarında, depolanan su kullanılır. Bu rezervuarlar ayrıca mansap nehirlerinin akışını da arttırır.
Fotosentetik Sabit Enerji
Geniş anlamda biyokütle, fitomas ve zoomass’tır. Kıtalarda tahmini toplam 1,84 1012 ton kuru kütle bulunmaktadır. Bitki kütlesinin veya bitki kütlesinin büyük bir kısmı, fotosentez süreci yoluyla güneş enerjisinden yararlanarak hayatta kalmak için ihtiyaç duydukları enerjiyi üretebilen ototrofik organizmalar tarafından üretilir.
Bununla birlikte, hayvanat bahçesi kütlesini büyük ölçüde oluşturan heterotrofik organizmaların, enerji üretmek için organik maddeleri tüketmeleri gerekir. Biyokütle birincil ve ikincil ürünlere ayrılabilir. İlki, fotosentez yoluyla güneş enerjisinin doğrudan kullanılmasıyla üretilir.
Enerji arzı açısından bunlar, enerji mahsulü yetiştiriciliğinden elde edilen çiftlik ve ormancılık ürünleri vardır (örn. saman, artık ve yıkım odunları, evsel ve endüstriyel atıklardaki organik bileşenler).
İkincil ürünler, organik maddelerin daha yüksek organizmalarda (örneğin hayvanların sindirim sistemi) ayrışması veya dönüştürülmesiyle üretilir; bunlar örneğin sıvı gübre ve kanalizasyon çamurudur.
Bitkilerin yapısı ve bileşimi
Bitkiler gövde, yapraklar ve köklerden oluşur. İkincisi, bitkiyi toprağa tutturur ve topraktan su ve besin maddelerini çekmesini sağlar. Gövde yaprakları taşır, bitkiye kökten su ve besin sağlar ve yapraklarda oluşan organik maddeleri köke taşır.
Yapraklar fotosentez için gerekli olan güneş ışığını emer. Fotosentez, solunum ve terleme için karbondioksit (CO2), oksijen (O2) ve buharın (H2O) gaz değişimini sağlarlar. Çoğalmak amacıyla bitkiler, üreme tohumlarının büyüdüğü çiçekler üretir.