אנרגיה סולארית היא מקור בלתי נדלה של אנרגיה מתחדשת עבור האנושות ויש לה מקום חשוב באסטרטגיות האנרגיה ארוכות הטווח של מדינות ברחבי העולם. ייצור חשמל משכבה דקה מסתמך על שבבי תאים סולאריים משכבה דקה שהם קלים, דקים וגמישים, בעוד שלייצור חשמל מסיליקון גבישי יש יעילות המרת אנרגיה גבוהה, אך הפאנלים חייבים להיות עבים מספיק. לכן היום נתמקד ביתרונות ובחסרונות של ייצור חשמל משכבה דקה וייצור חשמל מסיליקון גבישי.
א. יתרונות ייצור חשמל בשכבה דקה
סוללות שכבה דקה בעלות חומר נמוך יותר, תהליך ייצור פשוט, צריכת אנרגיה נמוכה יותר, ייצור רציף של שטחים גדולים, ויכולות להשתמש בחומרים בעלות נמוכה כמו זכוכית או נירוסטה כמצע. סוללות שכבה דקה פיתחו כיום מגוון מסלולים טכניים, כולל טכנולוגיית סולארית שכבה דקה CIGS (נחושת אינדיום גליום סלניד), טכנולוגיית מודול פוטו-וולטאי שכבה דקה גמישה השיגה אבני דרך, והפער בין שיעור ההמרה הפוטו-וולטאי לבין סוללות סיליקון גבישי מצטמצם בהדרגה.
לתאי שכבה דקה יש תגובה טובה יותר לתאורה חלשה והפער בין ימי מעונן לימים שטופי שמש מצטמצם, מה שהופך אותם למתאימים במיוחד ליישום בתחנות כוח פוטו-וולטאיות במדבר. הם גם מתאימים יותר לבניית סככות שמש ובתי שמש ביתיים. תאי שמש דקים, כמרכיבים העיקריים של מערכת פוטו-וולטאית, יכולים להיות טובים מאוד להשגת שילוב של בנייה פוטו-וולטאית.
II. החסרונות של ייצור חשמל בשכבה דקה
שיעור ההמרה הפוטואלקטרית של תאי סרט דק נמוך, בדרך כלל רק כ-8%. ההשקעה בציוד ובטכנולוגיה עבור תאי סרט דק גדולה פי כמה מזו של תאי סיליקון גבישי. התפוקה של ייצור מודולי תאים סולאריים מסרט דק אינה טובה כפי שהיא צריכה להיות. שיעור התפוקה של מודולי תאי סרט דק מסיליקון שאינו/מיקרו-גבישי עומד כיום על כ-60% בלבד. יצרני תאי CIGS המרכזיים עומדים על 65% בלבד. כמובן, בעיית התפוקה, כל עוד תמצאו את מוצרי המותג המתאימים מסרט דק באיכות מקצועית, תוכל לפתור אותה.
ג. היתרונות של ייצור חשמל מסיליקון גבישי
שיעור ההמרה הפוטו-וולטאי של תאי סיליקון גבישי גבוה יותר, ושיעור ההמרה של תאי סיליקון גבישי ביתיים הגיע ל-17% עד 19%. טכנולוגיית סוללות סיליקון גבישי התפתחה יותר, ארגונים אינם זקוקים לשינויים טכניים תכופים. ההשקעה בציוד לתאי סיליקון גבישי נמוכה, וציוד ביתי כבר יכול לענות על רוב הצרכים של קווי ייצור תאים.
יתרון נוסף של טכנולוגיית סיליקון גבישי הוא תהליך הייצור הבוגר. כיום, רוב יצרני תאי סיליקון חד-גבישיים יכולים להשיג שיעור תפוקה של 98% או יותר, בעוד ששיעור התפוקה של ייצור תאי סיליקון רב-גבישיים הוא גם מעל 95%.
IV. החסרונות של ייצור חשמל מסיליקון גבישי
שרשרת התעשייה מורכבת, וייתכן שהעלות לא תופחת באופן משמעותי. עלות חומרי הגלם משתנה מאוד, ובשנים האחרונות השוק הבינלאומי היה רכבת הרים עבור פוליסיליקון. בנוסף, תעשיית הסיליקון היא תעשייה מזהמת וצריכת אנרגיה גבוהה, וקיים סיכון להתאמת מדיניות.
תַקצִיר
תאי סיליקון גבישיים עשויים בעיקר מחומרי סיליקון, המכילים בורון וחמצן. פרוסות סיליקון יופיעו לאחר האור בדרגות שונות של דעיכה. ככל שתכולת הבורון והחמצן בפרוסת הסיליקון גדולה יותר בתנאי הזרקת אור או זרם שנוצרים על ידי קומפלקס הבורון והחמצן, כך גודל הירידה באורך החיים ברור יותר. בהשוואה לתאי שמש מסיליקון גבישי, תאי שמש בעלי סרט דק אינם דורשים שימוש בחומרי סיליקון, והם מסוג תאי שמש מסיליקון אמורפיים, ללא דעיכה.
לכן, לאחר מספר שנות שימוש במוצרי תאי שמש מסיליקון גבישי, יהיו דרגות שונות של ירידה ביעילות, מה שמשפיע לא רק על הכנסות ייצור החשמל, אלא גם מקצר את חיי השירות. תאי שמש דקים, כדור השני של ציוד לייצור חשמל פוטו-וולטאי, נמצאים בשימוש נרחב במדינות מפותחות ברחבי העולם. מחירם אכן מעט גבוה יותר מתאי שמש מסיליקון גבישי כיום. לא ניתן להניח ירידה ביעילות, חיי השירות הארוכים ומאפיינים אחרים נקבעים, והערך שנוצר משימוש ארוך טווח יהיה גבוה יותר.
זמן פרסום: 16 בדצמבר 2022