Teknologi PV berfungsi dengan menukar tenaga cahaya terus kepada elektrik melalui bahan semikonduktor. Sel PV terdiri daripada komponen teras yang dipanggil semikonduktor, yang biasanya silikon. Apa yang berlaku ialah apabila cahaya matahari mengenai sel fotovoltaik, foton dari matahari memberikan tenaga yang mencukupi kepada beberapa elektron supaya ia terlepas dari orbital atomnya dalam bahan ini – sekali gus mewujudkan arus elektrik; ini berlaku kerana hanya jenis (atau warna) cahaya tertentu boleh menghantar kuantiti tenaga yang mencukupi bagi setiap foton yang diperlukan untuk mengujakan zarah ini dengan secukupnya ke luar. Zarah bergerak ke arah satu sisi di mana pembawa cas positif berada manakala yang negatif tinggal di belakang di bahagian lain: pemisahan sedemikian menghasilkan voltan merentasi dua titik berbeza. Sel PV biasa mengandungi empat lapisan utama: lapisan sentuhan hadapan, semikonduktor jenis-n, semikonduktor jenis-p dan lapisan sentuhan belakang. Kuasa DC ini boleh ditukar kepada arus ulang alik (AC) melalui penyongsang untuk penggunaan oleh peralatan rumah atau tarif suapan ke dalam sistem terikat grid yang menyediakan rumah kediaman atau bangunan komersial. Tahap kecekapan yang dicapai dengan sel suria terus bertambah baik apabila kemajuan dibuat dalam sains dan kejuruteraan bahan, yang membawa kepada penangkapan tenaga yang lebih cekap dan penjanaan mampan.
Apakah itu Sel Suria, dan Bagaimana Ia Menjana Elektrik?
Memahami Asas Sel Fotovoltaik Suria
Sel suria penghasil elektrik, juga dikenali sebagai PV suria atau sel fotovoltaik, ialah peranti elektrik yang secara langsung menukar tenaga cahaya kepada elektrik melalui kesan fotovoltaik. Komponen asas sel suria ialah persimpangan pn semikonduktor. Selalunya diperbuat daripada bahan silikon, persimpangan ini terbentuk antara dua jenis semikonduktor: jenis-p dan jenis-n. Apabila foton daripada cahaya matahari bersentuhan dengan atom dalam bahan, ia memindahkan tenaga yang mencukupi kepada beberapa elektron supaya zarah ini menjadi tidak terikat dan boleh bergerak bebas di dalamnya. Pada ketika ini, pasangan lubang elektron tercipta — setiap pasangan terdiri daripada satu elektron bercas negatif dan satu lubang bercas positif (atau ketiadaan elektron). Medan elektrik di persimpangan pn memisahkan kedua-dua pembawa cas ini, yang mengalir keluar sepanjang sentuhan logam sebagai arus elektrik. Arus ini pada mulanya terus (DC) tetapi boleh diubah menjadi berselang-seli (AC) menggunakan penyongsang untuk tujuan pengedaran di luar kawasan berhampirannya jika perlu; Walau bagaimanapun, selalunya, kuasa yang dijana sedemikian kekal berdekatan di mana ia dihasilkan dalam bentuk sistem penyimpanan bateri yang dinyahcas secara berkala pada waktu malam apabila cahaya matahari tidak tersedia lagi. Jadi pada asasnya, apa yang berlaku di sini ialah sinaran matahari ditukar terus kepada elektrik yang boleh digunakan – dengan cara ini, kita boleh mengatakan bahawa sel suria berfungsi sebagai sumber mampan untuk tenaga boleh diperbaharui.
Bagaimanakah Kesan Fotovoltaik Menukar Cahaya Matahari kepada Elektrik?
Sel suria menghasilkan tenaga elektrik daripada cahaya matahari melalui kesan fotovoltaik. Apa yang berlaku ialah apabila zarah cahaya yang datang dari matahari mengenai permukaan a panel solar, ia diambil oleh silikon – bahan semikonduktor biasa. Atom dalam silikon menerima tenaga daripada foton yang diserap, membolehkan mereka melepaskan ikatan atomnya dan bergerak ke tempat lain dalam strukturnya. Dengan berbuat demikian, atom-atom ini memindahkan tenaga ini, mewujudkan pasangan lubang elektron, di mana elektron mendapat kuasa yang mencukupi untuk melompat ke dalam apa yang kita panggil jalur pengaliran, meninggalkan jalur valens dengan cas positif yang dikenali sebagai ‘lubang.’
Berikut ialah beberapa istilah teknikal kritikal yang terlibat dalam proses ini:
- Tenaga Jurang Jalur merujuk kepada istilah tahap elektrik yang berbeza antara jalur valens (VB) dan jalur pengaliran (CB) dalam bahan tertentu. Dalam erti kata lain, ia adalah jumlah tenaga yang diperlukan untuk elektron melompat merentasi sempadan VB atau CB. Contohnya, Silikon mempunyai kira-kira 1.1 volt elektron (eV) sebagai tenaga jurang jalurnya.
- Tenaga Foton: Hanya foton dengan nilai yang sama atau lebih besar daripada jurang jalur tertentu boleh menghasilkan pasangan lubang elektron bebas; jika tidak, mereka akan melalui tanpa menyumbang apa-apa kepada generasi semasa.
- Kecekapan Kuantum menunjukkan hubungan berkadar antara memasukkan unit kuantum cahaya ke dalam sel PV dan mengeluarkan pasangan eh yang mereka cipta. Kecekapan kuantum yang tinggi menandakan bahawa lebih banyak kuasa elektrik boleh dihasilkan setiap sinaran kejadian yang ditukar.
Apabila dipisahkan di persimpangan pn disebabkan oleh medan elektrik, lubang positif akan berhijrah ke arah lapisan jenis p manakala elektron negatif akan tertarik ke arah kawasan sisi n, dengan itu menyediakan aliran yang dipanggil arus foto yang dijana. Ini membawa kepada pengeluaran arus terus di mana bergerak di sepanjang litar luaran, bergabung semula dengan yang terakhir pada satu ketika menghasilkan elektrik DC, yang mungkin sama ada digunakan secara langsung atau ditukar kepada tenaga AC melalui penyongsang untuk aplikasi yang lebih luas seperti menjana kuasa rumah, dsb., justeru menjadikan kuasa dipacu matahari boleh disesuaikan dengan pelbagai keperluan. Oleh itu, kesan fotovoltaik dengan cekap menukar cahaya matahari kepada elektrik kerana ia membolehkan penjanaan arus terus daripada tenaga cahaya, sekali gus memanfaatkan sumber kuasa boleh diperbaharui.
Peranan Sel Suria Silikon dalam Penjanaan Elektrik
Sel suria silikon digunakan secara meluas dalam sistem fotovoltaik, di mana ia bertanggungjawab untuk menjana elektrik. Ini kerana silikon, yang bertindak sebagai semikonduktor, mempunyai sifat elektron yang teguh dan cekap. Apabila cahaya dikesan dari matahari oleh sel-sel ini, silikon teruja, membawa kepada penciptaan lubang dan elektron. Medan elektrik dalaman di persimpangan pn memisahkannya, dengan itu mengarahkan lubang ke arah lapisan jenis p dan elektron ke arah lapisan jenis n, menghasilkan arus elektrik. Selepas itu, arus terus (DC) ini akan diubah menjadi arus ulang alik (AC) menggunakan penyongsang, membolehkan elektrik yang dihasilkan oleh sel suria silikon digunakan dalam pelbagai aplikasi kediaman, komersial dan perindustrian. Dari segi kecekapan, kebolehpercayaan dan ketersediaan dari segi sumber, tiada bahan lain selain silikon boleh digunakan untuk membuat sel suria kerana ini mencerminkan kepentingannya dalam tempoh peralihan tenaga boleh diperbaharui.
Sejauh manakah Sel Fotovoltaik Cekap?
Faktor yang Mempengaruhi Kecekapan Sel Suria
Beberapa perkara mempengaruhi kecekapan sel fotovoltaik. Kecekapan boleh dipengaruhi dengan ketara oleh kualiti dan jenis bahan dalam sel suria, yang boleh menjadi monohablur, polihabluran atau filem nipis. Dari segi kualiti silikon dan keseragaman kristal, sel monohabluran biasanya menduduki tempat pertama untuk tahap kecekapan tingginya. Perkara lain yang perlu diberi perhatian ialah berapa banyak tenaga suria yang ditangkap bergantung pada sudut di mana cahaya matahari mengenai panel; Oleh itu, ia harus menghadap ke arah tempat yang paling banyak matahari. Sama pentingnya ialah memastikan tiada kekotoran atau kecacatan dalam silikon, kerana ini boleh mengganggu aliran elektron, dengan itu mengurangkan tahap kecekapan. Namun, pada ketika ini, perlu dinyatakan bahawa suhu yang lebih tinggi mengurangkan kecekapan kerana ia mempercepatkan kadar penggabungan semula lubang elektron. Keberkesanan salutan anti-reflektif dan keupayaan sesentuh elektrik untuk mengumpul dan memindahkan kuasa yang dihasilkan juga memainkan peranan dalam menentukan tahap prestasi keseluruhannya. Jika kawasan ini ditangani, maka lebih banyak tenaga elektrik boleh dijana daripada sel suria, menjadikan sumber tenaga boleh diperbaharui seperti turbin angin tidak diperlukan untuk ramai orang.
Kemajuan dalam Teknologi Sel Suria Filem Nipis
Sejak beberapa tahun kebelakangan ini, penambahbaikan ketara telah dibuat dalam kecekapan dan keberkesanan kos sel solar filem nipis. Mereka telah mencapai ini dengan menggunakan bahan yang berbeza, seperti kadmium telluride (CdTe) dan copper indium gallium selenide (CIGS), yang lebih murah untuk dihasilkan dan berprestasi lebih baik daripada sel berasaskan silikon tradisional. Sebagai contoh, ia kini boleh dihasilkan menggunakan kaedah pencetakan roll-to-roll atau scribing laser yang mengurangkan kos dengan ketara dan membolehkan pengeluaran besar-besaran. Jenis panel solar baharu ini juga jauh lebih cekap kerana ia menggunakan reka bentuk berbilang simpang, di mana beberapa lapisan bahan menangkap julat cahaya matahari yang lebih komprehensif. Satu lagi bidang penyelidikan ialah sel suria filem nipis berasaskan perovskite, yang baru-baru ini menunjukkan janji yang besar, dengan beberapa sel eksperimen mengatasi kecekapan silikon konvensional. Berdasarkan penemuan ini, nampaknya kita akan melihat teknologi filem nipis diterima pakai secara meluas, sekali gus menjadikan tenaga hijau boleh diakses oleh semua orang.
Membandingkan Sel Suria Silikon dan Perovskite
Sel suria silikon dan Perovskite boleh dibandingkan berdasarkan perbezaan dan persamaan yang mempengaruhi aplikasi dan kecekapannya. Sel suria silikon telah menguasai jenis lain selama bertahun-tahun kerana ia sangat cekap, stabil dan tahan lama. Ia biasanya menghasilkan output antara nisbah prestasi kuasa 15% hingga 22% hasil daripada pelaburan besar-besaran dalam penyelidikan mengenainya yang telah dilakukan di seluruh dunia. Satu lagi kualiti peranti ini ialah ia boleh berfungsi secara berterusan selama lebih daripada 25 tahun di bawah keadaan kerja biasa tanpa sebarang penurunan ketara dalam tahap output kuasa.
Sebaliknya, panel fotovoltaik berasaskan perovskite masih merupakan peserta baharu tetapi telah mencapai kemajuan besar berkenaan peningkatan kadar kecekapan dalam tempoh yang singkat ditambah dengan potensi kos rendah semasa peringkat pengeluaran. Rekod tertinggi semasa untuk sel-sel ini berada pada sekitar 25%, sama seperti yang dicapai oleh sel silikon terbaik di bawah persekitaran makmal terkawal. Juga perlu diberi perhatian tentang tahap proses pembuatan yang dikaitkan dengan teknologi ini ialah faktor fleksibilitinya, yang membolehkan untuk membuat modul boleh lipat ringan, dengan itu membuka jalan kepada sumber kuasa mudah alih seperti alat elektronik boleh pakai, antara lain.
Walau bagaimanapun, kestabilan dan cabaran jangka hayat sel suria berasaskan perovskit tidak boleh diabaikan. Tidak seperti rakan silikon, yang menentang kebanyakan faktor persekitaran, termasuk variasi kandungan lembapan atau kesan sinaran UV pada sifat bahan, Perovskit cenderung merosot lebih cepat apabila terdedah sama ada secara langsung atau tidak langsung melalui perantaraan reaktif yang dicipta daripada interaksi antara komponen cahaya matahari yang diserap dalam diri mereka, yang akhirnya membawa kepada jangka hayat operasi yang lebih pendek perbandingan tempoh terhadap jenis lain yang diketahui seperti silikon. Sebagai tindak balas kepada pengehadan ini, penyiasatan berterusan mencari cara untuk meningkatkan sifat keteguhan dan kemampanan yang dihembus oleh kategori perovskit yang berbeza dalam pelbagai tetapan persekitaran.
Ringkasnya, fotovoltaik berasaskan silikon menawarkan lebih kebolehpercayaan dan jangka hayat, manakala yang perovskitic mempunyai kecekapan yang lebih tinggi, dengan potensi penjimatan kos direalisasikan semasa kami maju. Keputusan muktamad di antara mereka akan sangat bergantung pada keperluan aplikasi khusus dan penemuan penambahbaikan berterusan dalam teknologi perovskit. Apakah Jenis Sel Fotovoltaik yang Berbeza?
Gambaran Keseluruhan Sel Suria III-V dan Kecekapannya
Penemuan saya menunjukkan bahawa sel solar III-V ialah peranti fotovoltaik termaju yang diperbuat daripada unsur dalam kumpulan III dan V jadual berkala, seperti gallium arsenide (GaAs) atau indium phosphide (InP). Bahan-bahan ini sangat berkesan untuk mengubah cahaya matahari kepada elektrik, dengan kecekapan kadangkala melebihi 30% di bawah keadaan ujian standard. Antara lain, kecekapan ini berpunca daripada padanan yang baik antara celah jalur — yang membolehkan penyerapan julat spektrum matahari yang lebih komprehensif yang lebih baik daripada yang mungkin dengan silikon sahaja. Satu lagi sebab mengapa orang menyukai sel ini adalah kerana mereka boleh menahan persekitaran yang keras; itulah sebabnya NASA menggunakannya di angkasa dan aplikasi altitud tinggi lain seperti satelit komunikasi. Walau bagaimanapun, masih terdapat beberapa halangan untuk menjadikan sel ini lebih banyak digunakan secara komersial: kerumitan dalam proses pengeluaran dan kos tinggi yang berkaitan dengannya menyumbang terutamanya kepada julat aplikasi terhad mereka di mana prestasi lebih penting daripada perkara lain, tetapi pertimbangan kos masih dimainkan.
Meneroka Potensi Sel Suria Organik
Kerana sifat bahannya yang unik dan potensinya untuk pengeluaran yang murah, sel solar organik (OSC) telah muncul sebagai arah yang menjanjikan dalam fotovoltaik. Daripada menggunakan silikon seperti kebanyakan sel tradisional, mereka menggunakan sebatian berasaskan karbon untuk menyerap cahaya dan mencipta elektrik. Bahan ini boleh menjadi fleksibel dan digunakan pada substrat ringan, yang menjadikannya berguna untuk pelbagai aplikasi seperti elektronik boleh pakai dan peranti mudah alih.
Kelebihan ketara OSC ialah potensinya untuk kos pembuatan yang lebih rendah. Proses pengeluaran boleh melibatkan kaedah pencetakan roll-to-roll yang serupa dengan yang digunakan dalam percetakan surat khabar, membolehkan pengeluaran besar-besaran pada kelajuan tinggi. Tambahan pula, bahan organik boleh dibuat dengan spektrum penyerapan khusus yang disesuaikan untuk mengoptimumkan prestasi peranti melalui sintesis dengan sifat yang diingini.
Walau bagaimanapun, masih terdapat banyak cabaran yang menghalang penggunaan OSC secara meluas. Walaupun ia semakin meningkat, kecekapan kekal sebagai isu di mana sel suria organik berprestasi terbaik semasa kurang berbanding silikon tradisional atau berasaskan III-V. Kestabilan adalah satu lagi kebimbangan kerana ia merosot apabila terdedah terlalu lama di bawah cahaya matahari dan keadaan persekitaran yang lain; oleh itu, lebih banyak kerja perlu dilakukan untuk menjadikannya tahan lebih lama.
Untuk merumuskan pemikiran saya tentang topik ini, walaupun ia bersifat kos efektif dan mempunyai aplikasi serba boleh, sel solar organik tidak mempunyai kecekapan yang diperlukan pada masa ini dan kestabilan yang diperlukan untuk bersaing dengan teknologi fotovoltaik lain yang telah ditetapkan.
Aplikasi Sel Suria Pelbagai Fungsi
Mengenai kecekapan dan kebolehpercayaan, sel solar berbilang simpang (MJSC) sesuai untuk kebanyakan situasi permintaan tinggi berbanding sel simpang tunggal tradisional. Industri angkasa lepas ialah pengguna terbesar MJSC kerana ia menggerakkan satelit dan kapal angkasa. Mereka boleh menukar pelbagai spektrum cahaya matahari kepada elektrik, menjadikannya sempurna untuk sektor ini yang memerlukan semua tenaga yang boleh diperolehi kerana kekangan berat dan saiz, antara lain. Selain itu, sistem fotovoltaik (CPV) pekat menggunakan kanta atau cermin untuk memfokuskan cahaya matahari pada sel-sel ini, menghasilkan kecekapan yang lebih tinggi daripada yang standard. Contoh-contoh ini menunjukkan betapa pentingnya MJSC dalam teknologi aeroangkasa termaju dan sistem terestrial berprestasi tinggi.
Bagaimanakah Tenaga Suria Disepadukan ke dalam Sistem Tenaga?
Komponen Sistem Fotovoltaik Suria
Beberapa komponen sistem fotovoltaik suria (PV) bergabung untuk menukar cahaya matahari kepada tenaga elektrik. Ini terdiri daripada:
- Panel Suria: Ini adalah elemen utama yang terdiri daripada sel fotovoltaik yang menangkap cahaya matahari dan menukarnya kepada elektrik arus terus (DC).
- Penyongsang: Memandangkan kebanyakan peralatan di rumah dan grid elektrik berjalan pada arus ulang alik (AC), peranti ini menukar elektrik DC yang dihasilkan oleh panel solar kepada elektrik AC yang boleh digunakan.
- Sistem Pemasangan memegang panel solar di atas bumbung, pelekap tanah atau struktur lain, memastikan pendedahan maksimum kepada cahaya matahari.
- Penyimpanan Bateri: Walaupun tidak wajib, bateri menyimpan lebihan tenaga yang dicipta semasa musim cerah untuk digunakan dalam cuaca mendung atau pada waktu malam, sekali gus meningkatkan kebolehpercayaan sistem.
- Pengawal Caj: Dalam sistem dengan storan bateri, ia mengawal aliran arus elektrik dari panel solar ke bateri, menghalang pengecasan berlebihan dan kerosakan.
- Pendawaian Elektrik: Amalan pendawaian yang baik adalah penting apabila menyambungkan semua bahagian sistem untuk membolehkan pemindahan tenaga yang cekap sambil menggalakkan langkah keselamatan.
- Sistem Pemantauan: Ia membantu memantau prestasi sistem PV solar dengan menyediakan maklumat tentang penjanaan dan penggunaan tenaga, dengan itu mengesan sebarang masalah yang mungkin memerlukan perkhidmatan penyelenggaraan.
Dengan menggabungkan komponen ini bersama-sama, sistem fotovoltaik suria dengan berkesan mengetuk kuasa suria untuk menyediakan sumber elektrik yang mampan dan boleh dipercayai untuk pelbagai aplikasi.
Memahami Aliran Elektrik dalam Sistem PV
Untuk memulakan aliran elektrik dalam sistem fotovoltaik (PV), cahaya matahari menyerang panel fotovoltaik dengan sel fotovoltaik. Sel-sel tersebut menghasilkan tenaga arus terus (DC) daripada sinaran matahari yang mereka terima. Penyongsang mengambil elektrik DC ini dan mengubah grid elektrik elektrik DC ini. Selepas meninggalkan penyongsang, elektrik AC boleh pergi ke tempat yang berbeza dalam isi rumah di mana ia boleh digunakan sebagai kuasa, atau ia mungkin dihantar ke unit storan bateri jika ia digunakan. Pada hari mendung atau pada waktu malam apabila tiada banyak penjanaan suria, sebarang kuasa tambahan daripada keadaan cerah akan dijimatkan di dalam bateri sehingga diperlukan semula. Kesimpulannya, sistem pemantauan menjejaki bagaimana keadaan OK berlaku dengan menyemak tahap prestasi masa nyata dengan jumlah pengeluaran dan penggunaan tenaga supaya semuanya berfungsi dengan cekap tanpa gagal! Semua bahagian ini berfungsi dengan lancar untuk membolehkan bekalan elektrik tanpa gangguan yang diperlukan untuk kelancaran sistem PV sepanjang hayatnya.
Peranan Inisiatif Tenaga Suria dan Boleh Diperbaharui Komersial
Projek solar komersial dan tenaga boleh diperbaharui lain adalah penting untuk menambah baik sistem tenaga yang mampan dan berdaya tahan. Usaha ini direka untuk mengurangkan pergantungan kepada bahan api fosil dengan memanfaatkan sumber yang lebih mudah didapati seperti matahari, angin dan haba dari dalam bumi. Dalam operasi perniagaan, menggunakan tenaga suria boleh mengurangkan perbelanjaan dengan ketara dengan menurunkan bil elektrik dan menyediakan potensi pelepasan cukai. Di luar ini, pemasangan solar gred komersial menggalakkan sara diri tenaga sambil mengurangkan pelepasan berbahaya –– dua perkara yang sejajar dengan objektif pencucian hijau banyak syarikat di bawah undang-undang atau dasar alam sekitar semasa di seluruh dunia. Tambahan pula, pelaburan yang dibuat ke arah kemampanan boleh membantu meningkatkan imej awam firma dalam kalangan pelanggan yang menghargai amalan ini; begitu juga, mereka mungkin menarik pelabur yang mencari peluang ’hijau“! Akhirnya, apa yang membezakan inisiatif tenaga solar komersial daripada rakan sejawatan mereka ialah faedah ekonomi dan sumbangan yang tidak terukur ke arah matlamat sosial yang lebih luas mengenai perlindungan alam sekitar– di peringkat tempatan dan global.”
Apakah Trend Masa Depan dalam Teknologi Fotovoltaik?
Inovasi daripada Makmal Tenaga Boleh Diperbaharui Kebangsaan
Makmal Tenaga Boleh Diperbaharui Kebangsaan (NREL) sedang membangunkan beberapa teknik canggih untuk meningkatkan teknologi fotovoltaik. Ini melibatkan kerja pada sel solar perovskite dengan ciri generasi akan datang yang mampu memberikan kecekapan yang lebih tinggi dan mengurangkan kos pengeluaran berbanding dengan sel berasaskan silikon tradisional, antara banyak kemajuan lain. Institusi ini telah menstabilkan bahan perovskit, menjadikannya lebih cekap, dan juga meningkatkan pengeluarannya untuk kegunaan komersial, sekali gus mencapai pencapaian penting dalam bidang ini.
Satu lagi melibatkan penggabungan beberapa lapisan bahan PV untuk menangkap julat panjang gelombang cahaya matahari yang lebih luas. Sel suria simpang tunggal didapati terhad dari segi kecekapannya; oleh itu, ini boleh membantu melepasi had tersebut, menggunakan had tersebut, sekali gus membolehkan kadar penukaran tenaga yang lebih baik.
Selain itu, makmal sedang menyelidik pelbagai kaedah pembuatan termaju, termasuk pemprosesan roll-to-roll dan percetakan 3D, yang boleh digunakan dengan mudah untuk membuat sel solar. Teknik sedemikian bertujuan untuk mengurangkan perbelanjaan pembuatan sambil meningkatkan ketersediaan peranti ini merentas pasaran yang berbeza.
Selain daripada apa yang telah disebutkan di atas tentang inovasi, satu lagi aspek penting yang sedang diteliti oleh NREL ialah berusaha ke arah meningkatkan ketahanan serta faktor kebolehpercayaan yang berkaitan dengan sistem fotovoltaik. Melalui latihan ujian intensif ditambah dengan pembangunan pendekatan enkapsulasi segar, adalah mungkin untuk memanjangkan hayat operasi panel matahari, sekali gus memastikan prestasi yang mampan dalam tempoh yang panjang.
Untuk merumuskan semua yang dinyatakan di sini, tanpa input NREL, industri tidak akan bergerak ke arah penyelesaian yang cekap, mesra kos, mampan untuk menghasilkan kuasa daripada tenaga cahaya melalui fotovoltaik.
Potensi Sel Suria Tandem dalam Meningkatkan Kecekapan
Untuk menghasilkan lebih banyak tenaga elektrik daripada cahaya matahari, ramai pakar teruja dengan potensi sel solar tandem untuk meningkatkan kecekapan sistem fotovoltaik dengan ketara. Sel-sel ini menggunakan beberapa lapisan bahan fotoaktif, setiap satunya menyerap bahagian tertentu spektrum matahari. Menurut kajian terbaru di tapak berita industri popular, sel tandem boleh mengatasi prestasi sel suria simpang tunggal sebanyak 33% lebih tinggi daripada had teori. Dengan menyusun dua atau lebih subsel dengan jurang jalur yang berbeza di atas satu sama lain, mereka boleh mencapai kecekapan lebih daripada 40%.
Faedah terbesar yang ditawarkan oleh sel tandem ialah keupayaan mereka untuk menggunakan penyerapan cahaya matahari dengan lebih baik. Ini bermakna sesetengah foton bertenaga tinggi boleh diserap dengan baik oleh sel atas dengan celah jalur yang lebih luas, manakala mana-mana foton tenaga rendah lain yang tinggal akan diserap oleh sel bawah dengan celah jalur sempit. Elektrik yang dihasilkan setiap unit cahaya matahari dimaksimumkan melalui penyerapan pelengkap jenis ini.
Untuk teknologi solar tandem menjadi berdaya maju secara komersial, penemuan dalam bidang seperti perovskit dan bahan lain, bersama-sama dengan konfigurasi monolitik atau bertindan mekanikal, perlu dibuat semasa proses pembuatan. Institusi penyelidikan utama masih menumpukan pada peningkatan kestabilan, peningkatan skalabiliti dan pengurangan kos, yang akan menjadikan sistem ini lebih murah dan tersedia secara meluas pada tahun-tahun akan datang . Tandemsol boleh membantu memenuhi sasaran boleh diperbaharui global jika ia berjaya kerana ia menyampaikan penyelesaian kuasa mampan yang sangat cekap pada skala besar yang diperlukan untuk pembangunan pesat di seluruh dunia.
Kesan Penurunan Kos Terhadap Penggunaan PV Solar
Dunia telah banyak terjejas oleh kejatuhan kos sistem fotovoltaik solar (PV). Laman web terkemuka industri baru-baru ini mendapati bahawa harga purata bagi setiap modul PV solar telah turun 80% sejak 2010 kerana teknik pembuatan, skala ekonomi dan kemajuan teknologi yang lebih baik. Ini bermakna panel ini kini lebih murah berbanding sebelum ini yang menjadikannya tersedia kepada orang yang tinggal di rumah serta mereka yang memiliki perniagaan atau bekerja di syarikat utiliti.
Harga yang lebih murah untuk pemasangan telah menyebabkan peningkatan permintaan di seluruh dunia untuk pemasangan tenaga solar. Ini juga membolehkan negara mempelbagaikan portfolio tenaga mereka supaya mereka tidak bergantung kepada bahan api fosil sahaja yang dilihat sebagai perkara yang mesra alam untuk dilakukan. Selain itu, kerajaan di seluruh dunia telah melaksanakan insentif atau dasar tertentu yang membantu menggalakkan kadar penerimaan yang lebih meluas dalam kalangan pelanggan kediaman dan perniagaan; ini telah memudahkan mereka dari segi kewangan juga.
Orang ramai mengatakan bahawa kita sedang melalui era apabila segala-galanya berubah dengan pantas tetapi tidak ada tempat yang lebih benar daripada teknologi boleh diperbaharui seperti sel PV di mana penambahbaikan berlaku hampir setiap hari terutamanya hasil pelaburan besar yang dibuat secara global ke dalam program R&D yang bertujuan khusus untuk mencari cara bagaimana terbaik harus peranti sedemikian disepadukan dalam infrastruktur semasa kami supaya ia boleh memberikan nilai maksimum dari segi ekonomi dan ekologi.
Di samping itu, diramalkan tidak lama lagi akan tiba masanya apabila stesen janakuasa solar menjana lebih banyak tenaga elektrik daripada mana-mana jenis loji atau kemudahan lain. Oleh itu, projek berskala besar ini menyediakan peluang yang sangat baik untuk perniagaan yang terlibat dalam sektor tenaga sambil turut membantu kami memenuhi kewajipan antarabangsa kami mengenai usaha mitigasi perubahan iklim, dan lain-lain, dan lain-lain...
Soalan Lazim (FAQ)
S: Apakah teknologi fotovoltaik, dan bagaimana ia berfungsi?
J: Teknologi fotovoltaik merujuk kepada proses menukar cahaya kepada elektrik menggunakan bahan semikonduktor. Apabila sel suria terkena cahaya matahari, elektron dalam bahan menjadi teruja dan menjana kuasa elektrik. Ini berlaku dalam sel fotovoltaik (PV), yang merupakan blok binaan asas untuk panel solar.
S: Bagaimanakah sel solar dibuat?
J: Biasanya, silikon, salah satu unsur yang paling banyak di Bumi, digunakan untuk membuat sel suria. Ini melibatkan penghirisan wafer nipis daripada silikon kristal dan kemudian merawatnya untuk membuat semikonduktor. Selepas itu, sesentuh elektrik ditambah pada permukaan sel dengan salutan anti-reflektif yang direka untuk mengurangkan kehilangan foton.
S: Apakah kecekapan sel suria?
J: Kecekapan sel suria merujuk kepada sejauh mana ia boleh menukar cahaya matahari kepada tenaga elektrik yang boleh digunakan. Beberapa faktor mempengaruhi angka ini; antaranya ialah jenis bahan (cth, silikon kristal atau titik kuantum) dan bahagian spektrum suria yang boleh ditangkap oleh sel. Sel komersial semasa mempunyai kecekapan antara 15% hingga lebih daripada 22%.
S: Adakah tenaga suria lebih murah daripada sumber lain?
J: Kos per watt untuk tenaga suria telah menurun secara mendadak sejak beberapa tahun kebelakangan ini sebahagian besarnya disebabkan oleh kemajuan teknologi serta skala ekonomi yang dicapai melalui pengeluaran besar-besaran. Menurut anggaran yang disediakan oleh Jabatan Tenaga Amerika Syarikat (JAS), hari ini, fotovoltaik (elektrik suria) berada di antara beberapa cara kami yang paling murah untuk menghasilkan tenaga elektrik – malah mengalahkan sumber bahan api fosil kotor kuno pada kedudukan yang sama apabila mempertimbangkan kos sahaja
S: Berapa banyak tenaga yang boleh dihasilkan oleh satu panel?
J: Kuantiti yang dihasilkan akan bergantung pada saiz, penarafan kecekapan, paras cahaya matahari yang diterima, dsb. – tetapi lazimnya, modul kediaman mungkin memberikan kira-kira dua ratus lima puluh watt sehingga empat ratus watt kuasa elektrik. Ini bersamaan dengan sekitar seribu kilowatt-jam setahun bagi setiap panel, bergantung pada lokasi dan orientasi berkenaan matahari.
S: Apakah beberapa trend yang sedang berkembang dalam teknologi fotovoltaik?
J: Topik sohor kini dalam teknologi fotovoltaik termasuk sel suria perovskit dan titik kuantum. Pilihan ini dikatakan sangat cekap sambil kos yang lebih rendah untuk dihasilkan. Mereka boleh menangkap lebih banyak cahaya matahari dan lebih fleksibel daripada panel solar silikon kristal tradisional.
S: Apakah yang dilakukan oleh Pejabat Teknologi Tenaga Suria dalam industri solar?
J: Sebagai sebahagian daripada Jabatan Tenaga AS, Pejabat Teknologi Tenaga Suria membiayai usaha penyelidikan dan pembangunan untuk memajukan teknologi tenaga suria. Ia menyokong projek yang bertujuan untuk meningkatkan kecekapan, kebolehpercayaan dan kemampuan sistem PV solar supaya memastikan mereka sumber yang berdaya maju untuk penjanaan kuasa terhadap bentuk lain seperti bahan api fosil.
S: Bagaimanakah panel solar menjana elektrik daripada tenaga matahari?
J: Panel solar menukar tenaga daripada matahari kepada elektrik melalui proses yang dikenali sebagai kesan fotovoltaik. Apabila foton mengenai sel PV, elektron akan terlepas dalam bahan silikon, menghasilkan arus elektrik. Arus ini kemudiannya diambil oleh sesentuh pada setiap sel, yang boleh menggerakkan benda yang mengalirkan elektrik.
S: Berapakah jumlah tenaga elektrik yang dihasilkan oleh sel suria apabila ia cukup cekap?
J: Keupayaan pengeluaran elektrik adalah berkadar terus dengan tahap kecekapan dalam mana-mana sistem tertentu, tetapi khususnya di sini; “semakin tinggi tahap kecekapan (dalam %) penukaran, maka lebih tinggi juga akan menghasilkan jumlah.” Ini bermakna sel berkadar tinggi akan sentiasa memberikan jumlah yang besar berbanding dengan yang rendah dalam tempoh bingkai yang sama.
S: Apakah faedah menggunakan tenaga suria untuk alam sekitar?
J: Tenaga suria yang mesra alam mengurangkan pelepasan gas rumah hijau dan pergantungan kita kepada bahan api fosil. Kita boleh mengurangkan pencemaran udara, melawan perubahan iklim dan memupuk pembangunan global yang mampan dengan memanfaatkan sumber yang tidak terhingga ini — cahaya matahari!
