Fotovoltaik enerji santrallerinin teknolojik haritasında, farklı ülkeler ve işletmeler, kaynak donanımlarına ve endüstriyel avantajlarına dayanan farklı teknolojik yollar oluşturmuştur. Piyasadaki baskın kristalin silikon teknolojisinden, ince film fotovoltaiklerinin farklılaşmış rekabetine ve gelişmekte olan teknolojilerin en son araştırmalarına kadar, bu onlarca yıl süren "Yol Savaşı", fotovoltaik tesisatın küresel dağılmasına izin vererek, fotovoltaik verimliliğin sadece fotovoltaik verimliliğinde sürekli atılımları yönlendirmekle kalmadı.
1 Kristal Silikon Teknolojisi: Küresel Fotovoltaiklerin Mutlak Ana Akışı
Olgunluğu ve maliyet etkinliği ile kristalin silikon fotovoltaikleri, fotovoltaik enerji santrallerindeki küresel pazar payının% 90'ından fazlasını işgal eder ve ayrıca iki ana dala ayrılır: monokristal silikon ve polikristalin silikon. Çin, monokristalin silikon teknolojisinde liderdir, bu da monokristalin silikon hücrelerinin verimliliğini% 26.1'e yükseltir ve elmas teli kesme ve perc (pasifleştirilmiş yayıcı ve arka hücre) gibi teknolojik yenilikler yoluyla maliyetleri watt başına 0,15 ABD dolarının altına düşürür. Changji, Xinjiang'daki 1.2GW monokristalin silikon fotovoltaik elektrik santrali, kilowatt saat başına sadece 0.18 yuan maliyeti olan, geleneksel modüllerden% 12 daha düşük olan ve küresel uygun fiyatlı ızgara erişimi için bir ölçüt haline gelen 182mm büyük boyutlu modüller kullanıyor.
Polikristalin silikon teknolojisi, avantajları basit malzeme hazırlığı ve mükemmel radyasyon direncidir, Avrupa ve Amerikan pazarlarında belirli bir payı korur. İlk güneş enerjisinin polikristalin silikon modüllerinin verimliliği biraz daha düşük olmasına rağmen (%19-20), yüksek sıcaklık ve yüksek radyasyon çöl enerji santrallerinde stabil bir performans sergilerler. Arizona'daki 550MW polikristalin silikon enerji santrali, 45 derecede monokristalin silikondan 3 puan daha düşük bir güç zayıflatma oranına sahiptir. Koreli şirketler, polikristalin silikon teknolojisini dökerek malzemelerin saflığını% 99.999'a çıkarmıştır, bu da Almanya'daki dağıtılmış fotovoltaik enerji santrallerinde iyilik kazanan polikristalin silikon hücre verimliliğinin% 22'yi aşmasına neden olmuştur.
Kristal silikon teknolojisinin geleceği, N tipi pillerin atılımında yatmaktadır. Çin'in Topcon (tünel oksit pasifasyon teması) hücreleri, Japonya'nın HJT (heterojunction) hücreleri ve Avrupa'nın IBC (çapraz parmak arka teması) hücreleri%27'nin üzerindeki verimlilik için çabalamaktadır. Hefei, Anhui'deki 100MW Topcon elektrik santrali, geleneksel perc elektrik santrallerine kıyasla enerji üretimini% 8 artırdı; Hokkaido, Japonya'daki HJT gösteri santrali, düşük -20 derecelik düşük sıcaklıklarda bile% 95 çıkış verimliliği koruyor ve yüksek enlem bölgelerindeki fotovoltaik uygulamalar için yeni bir çözüm sağlıyor.
2 ince film fotovoltaikleri: farklılaşmış senaryolarda bir bozucu
İnce film fotovoltaiklerinin pazar payı%10'dan az olmasına rağmen, BIPV (bina entegre fotovoltaikler) ve esnek senaryolar gibi alanlarda yeri doldurulamaz ve kristal silikon teknolojisini tamamlayıcı bir ekosistem oluştururlar. Kadmiyum tellurid (CDTE) ince filmler ince film fotovoltaiklerinin ana akımıdır. Birinci Solar'ın Amerika Birleşik Devletleri'ndeki CDTE modüllerinin, büyük ölçekli yer enerji santrallerinde maliyet avantajı sağlayan% 22,1 verimliliği ve watt başına sadece 0,12 dolarlık bir üretim maliyeti vardır. 4.2GW CDTE modülleri kullanan Avustralya'daki Katherine fotovoltaik elektrik santrali, güney yarımküredeki en büyük ince film fotovoltaik elektrik santralidir. Zayıf ışık tepkisi performansı, kristal silikon modüllerinden% 15 daha yüksektir, bu da Kuzey Avustralya'daki bulutlu hava için özellikle uygun hale getirir.
Bakır Indium Galyum Selenide (CIGS) İnce filmler esneklikleriyle bilinir. Almanya'daki Meyer Burger'den sadece 0,3 mm kalınlığında CIGS esnek bileşeni, 5 cm'lik bir yarıçap arkına bükülebilir ve RV'ler ve çadırlar gibi mobil senaryolarda yaygın olarak kullanılır. Norveç'teki Arktik Araştırma istasyonu, kutup günü boyunca ekipmana güç sağlamak için CIGS filmi ile araştırma gemisinin tepesini kapsar ve soğuk direnci -60 derecede test yoluyla doğrulanmıştır. Çin'in Hanergy Group, perde duvarları inşa etme alanında çaba sarf ediyor. Şangay'daki bir gökdelenin BIPV projesi, sadece mimarinin estetik ihtiyaçlarını karşılamakla kalmayıp aynı zamanda yıllık 120000 kWh enerji üretimi elde eden renkli CIGS ince film bileşenleri kullanıyor.
Perovskite ince filmler en çok beklenen ortaya çıkan güçtür. İngiltere'de Oxford Üniversitesi tarafından geliştirilen perovskite modülü%31,3'lük bir verimliliğe sahiptir ve hammadde maliyeti kristal silikonun sadece 1/20'sidir. Suudi Arabistan'daki Neom Future City, dünyanın ilk GW seviyesi perovskite güneş enerjisi istasyonunu inşa etmeyi planlıyor, bol miktarda yerel ışık kaynakları kullanıyor ve hedef elektrik maliyetini kilowatt saat başına 0.01 ABD dolarına düşürmek için perovskitin yüksek sıcaklık stabilitesini birleştiriyor. Bununla birlikte, perovskitin dayanıklılığının hala iyileştirilmesi gerekiyor. İsviçre'deki açık hava testleri, ultraviyole ışık altında perovskit bileşenlerinin mevcut ömrünün yaklaşık 2000 saat olduğunu, bu da kristal silikonun sadece 1/5'i olduğunu göstermiştir. Dünyanın dört bir yanındaki şirketler ambalaj teknolojisi yoluyla istikrarlarını geliştiriyor.
3 Gelişen Teknolojiler: Fotovoltaik Geleceğin Sınır Çapraz Keşfi
Fotovoltaiklerin diğer teknolojilerle entegrasyonu daha yaratıcı uygulama senaryolarına yol açmıştır. Hibrit fotovoltaik ve güneş termal sistemi İspanya'daki Andasol elektrik santralinde doğrulanmıştır. Konsantre fotovoltaik (CPV) yoluyla elektrik üretir ve ısıtma için atık ısıyı kullanır,% 80 kapsamlı bir enerji kullanım verimliliği elde eder, bu da saf fotovoltaik elektrik santrallerinden% 50 daha yüksektir. İsrail'deki SDE Boker Solar Enerji Araştırma Merkezi, Orta Doğu Çöl Bölgesi'nde stratejik değere sahip kilowatt saatlik elektrik başına 1.5 litre tatlı su üretebilen bir fotovoltaik+deniz suyu tuzdan arındırma sistemi geliştirdi.
Uzay fotovoltaikleri nihai teknolojik rüyadır. NASA'nın "güneş enerjisi uydu" programı, fotovoltaik enerji santrallerini Dünya yörüngesine dağıtmaya çalışır ve gün, gece ve hava koşullarından etkilenmeyen verimlilikle elektriği mikrodalgalardan yere geri iletmeye çalışır. Japonya'nın Jaxa, 10kW'lık bir uzay fotovoltaik prototipinin testini tamamladı ve 2030 yılına kadar bir megawatt seviyesi gösteri sistemi oluşturmayı planlıyor. Çin'in "Tiangong" uzay istasyonu,%30'luk bir enerji üretim verimliliği ile esnek fotovoltaik modüllerle donatılmış ve uzay fotovoltuikler için teknik deneyim biriktiriyor.
Küresel fotovoltaik teknolojinin "çeşitli bir arada bulunması" esasen farklı senaryoların ihtiyaçlarının bir yansımasıdır. Kristal Silikon Teknolojisi verimlilik ve maliyet arasında bir denge arar, ince film teknolojisi özel senaryolardaki sınırları araştırır ve gelişmekte olan teknolojiler gelecekteki olasılıklara işaret eder. "Nihai cevap" olmadan bu teknoloji rekabeti, fotovoltaik enerji santrallerini tek bir enerji üretim cihazından binalar, ulaşım ve alanla derinden entegre edilmiş enerji altyapısına dönüştürerek küresel enerji dönüşümünün hızını hızlandırıyor.