Päikeseenergia on inimkonna jaoks ammendamatu taastuvenergia allikas ning sellel on oluline koht paljude riikide pikaajalistes energiastrateegiates üle maailma. Õhukese kilega energia tootmine tugineb õhukese kilega päikesepatareide kiipidele, mis on kerged, õhukesed ja painduvad, samas kui kristallilisel ränil energia tootmisel on kõrge energia muundamise efektiivsus, kuid paneelid peavad olema piisavalt paksud. Seega keskendume täna õhukese kilega ja kristallilise räniga energia tootmise eelistele ja puudustele.
I. Õhukese kile tehnoloogia eelised
Õhukese kilega aku, millel on vähem materjali, lihtne tootmisprotsess, väiksem energiatarve, pidev tootmine suurtel aladel ning mis võimaldab alusmaterjalina kasutada odavaid materjale, nagu klaas või roostevaba teras. Õhukese kilega akude tootmiseks on nüüdseks välja töötatud mitmesuguseid tehnilisi viise, sealhulgas CIGS (vaskindium-galliumseleniid) õhukese kilega päikeseenergia tehnoloogia, paindliku õhukese kilega fotogalvaanilise mooduli tehnoloogia on saavutanud verstaposte ning kristallilise räni akude fotogalvaanilise muundamise määra vahe väheneb järk-järgult.
Õhukese kilega päikesepatareid reageerivad paremini hämaras ning pilvise ja päikeselise päeva energiatootmise vahe väheneb, mistõttu need sobivad eriti hästi kõrbe-PV-elektrijaamades kasutamiseks. Need sobivad paremini ka kodupõhiste päikesevarjude ja -majade ehitamiseks. Õhukese kilega päikesepatareid kui fotogalvaanilise süsteemi peamised komponendid võivad olla väga head fotogalvaanilise hoone integreerimiseks.
II. Õhukese kile energiatootmise puudused
Õhukeste kileelementide fotoelektriline muundamise määr on madal, üldiselt vaid umbes 8%. Õhukeste kileelementide seadmetesse ja tehnoloogiasse tehtavad investeeringud on mitu korda suuremad kui kristallilisest ränist elementide omad, õhukese kilega päikesepatareide moodulite tootmise saagikus ei ole nii hea, kui see peaks olema, mitte-/mikrokristalsest ränist õhukese kilega elementide moodulite saagikus on praegu vaid umbes 60%, CIGS-elementide grupi peavoolutootjatel aga vaid 65%. Loomulikult on saagikuse probleem lahendatav, kui leida õiged professionaalse kvaliteediga õhukese kilega päikesepatareide kaubamärgi tooted.
III. kristallilise räni energiatootmise eelised
Kristallilise räni elementide fotogalvaaniline konversioonimäär on kõrgem ja kodumaiste kristallilise räni elementide konversioonimäär on jõudnud 17–19%-ni. Kristallilise räni aku tehnoloogia on arenenud küpsemaks ja ettevõtted ei vaja sagedast tehnilist ümberkujundamist. Kristallilise räni elementide seadmetesse investeerimine on väike ja kodumaised seadmed suudavad juba rahuldada enamiku elementide tootmisliinide vajadustest.
Kristallilise räni tehnoloogia teine eelis on küps tootmisprotsess. Praegu suudavad enamik monokristallilise räni elementide tootjaid saavutada 98% või rohkem saagikust, samas kui polükristallilise räni elementide tootmise saagis on samuti üle 95%.
IV. Kristallilise räni energiatootmise puudused
Tööstusahel on keerukas ja kulusid ei pruugi olla võimalik oluliselt vähendada. Toorainete hind kõigub suuresti ja viimastel aastatel on rahvusvaheline turg polükristallilise räni jaoks olnud ameerika mägede sõit. Lisaks on ränitööstus väga saastav ja energiat tarbiv tööstusharu ning on oht poliitilisteks kohandusteks.
Kokkuvõte
Kristallilise räni päikesepatareid on peamiselt valmistatud ränimaterjalidest, mis sisaldavad boori ja hapnikku. Pärast valguse eraldumist ilmneb ränivahvlites erineva lagunemisastmega lagunemine. Mida suurem on boori ja hapniku sisaldus ränivahvlis valguse või boori ja hapniku kompleksi tekitatud voolu sissepritse tingimustes, seda suurem on eluea lühenemise ulatus. Võrreldes kristallilise räni päikesepatareidega ei vaja õhukese kilega päikesepatareid ränimaterjalide kasutamist, mis on amorfse räni päikesepatareide tüüp ja millel on nullsummutus.
Seega kristallilisest ränist päikesepatareide puhul esineb pärast mõneaastast kasutamist erineval määral efektiivsuse langust, mis mõjutab mitte ainult elektrienergia tootmise tulusid, vaid lühendab ka kasutusiga. Õhukese kilega päikesepatareid on teise põlvkonna fotogalvaanilised elektrienergia tootmise seadmed, mida laialdaselt kasutatakse arenenud riikides üle maailma. Nende hind on tõepoolest veidi kõrgem kui praegu kristallilisest ränist päikesepatareidel. Neil ei ole nõrgenemist, neil on pikk kasutusiga ja muud omadused, mis pikaajalise kasutamisega kaasnevad suuremad väärtused.
Postituse aeg: 16. detsember 2022