மெல்லிய படல சூரிய மின்கலங்கள்

இன்று சந்தையில் உள்ள சூரிய மின்கலங்களில் 85% வரை படிக சூரிய தொகுதிகள். இருப்பினும், சூரிய மின்கலங்களை உற்பத்தி செய்வதற்கான மெல்லிய-திரைப்பட தொழில்நுட்பம் மிகவும் திறமையானது மற்றும் ஏற்கனவே அறியப்பட்ட படிக தொகுதிகளில் மிகவும் நம்பிக்கைக்குரியதாக மாறும் என்று நிபுணர்கள் உறுதியளிக்கிறார்கள்.

மெல்லிய-திரைப்பட தொழில்நுட்பத்தின் முக்கிய நன்மை அதன் குறைந்த செலவு ஆகும், அதனால்தான் வரும் ஆண்டுகளில் அது ஒரு தலைவராக மாறுவதற்கான எல்லா வாய்ப்புகளும் உள்ளன. புதிய தளத்தின் தொகுதிகள் வார்த்தையின் நேரடி அர்த்தத்தில் சோலார் பேனல்களை நெகிழ்வானதாக ஆக்குகின்றன. அவை ஒளி மற்றும் நெகிழ்வானவை, இது ஆடைகளின் மேற்பரப்பு உட்பட எந்த மேற்பரப்பிலும் அத்தகைய பேட்டரிகளை வைக்க உங்களை அனுமதிக்கிறது.

நெகிழ்வான சூரிய மின்கலங்கள் பாலிமர் பிலிம்கள், உருவமற்ற சிலிக்கான், அலுமினியம், காட்மியம் டெல்லூரைடு மற்றும் பிற குறைக்கடத்திகளை அடிப்படையாகக் கொண்டவை, அவை ஏற்கனவே மொபைல் போன்கள், மடிக்கணினிகள், டேப்லெட்டுகள், வீடியோ கேமராக்கள் மற்றும் பிற கேஜெட்டுகளுக்கான சிறிய மடிக்கக்கூடிய வடிவத்தில் போர்ட்டபிள் சார்ஜர்கள் தயாரிப்பில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. சூரிய மின்கலங்கள் . ஆனால் அதிக சக்தி தேவைப்பட்டால், தொகுதியின் பரப்பளவு பெரியதாக இருக்க வேண்டும்.

மெல்லிய-பட சூரிய மின்கலங்களின் முதல் மாதிரிகள் ஒரு அடி மூலக்கூறில் வைக்கப்பட்ட உருவமற்ற சிலிக்கான் மூலம் செய்யப்பட்டன, மேலும் செயல்திறன் 4 முதல் 5% மட்டுமே இருந்தது, மேலும் சேவை வாழ்க்கை நீண்டதாக இல்லை. அதே தொழில்நுட்பத்தின் அடுத்த கட்டம் செயல்திறனை 8% ஆக அதிகரிப்பது மற்றும் சேவை வாழ்க்கையை நீட்டிப்பது, அதன் படிக முன்னோடிகளுடன் ஒப்பிடத்தக்கது. இறுதியாக, மூன்றாவது தலைமுறை மெல்லிய பட தொகுதிகள் ஏற்கனவே 12% செயல்திறனைக் கொண்டிருந்தன, இது ஏற்கனவே குறிப்பிடத்தக்க முன்னேற்றம் மற்றும் போட்டித்தன்மை ஆகும்.

இங்கு பயன்படுத்தப்படும் இண்டியம் காப்பர் செலினைடு மற்றும் காட்மியம் டெல்லூரைடு ஆகியவை நெகிழ்வான சூரிய மின்கலங்கள் மற்றும் கையடக்க சார்ஜர்களை 10% வரை செயல்திறனுடன் உருவாக்குவதை சாத்தியமாக்கியுள்ளன, மேலும் ஒவ்வொரு கூடுதல் சதவீத செயல்திறனுக்காகவும் இயற்பியலாளர்கள் போராடுகிறார்கள் என்பதைக் கருத்தில் கொண்டு இது ஏற்கனவே குறிப்பிடத்தக்க சாதனையாகும். மெல்லிய திரைப்பட பேட்டரிகள் எவ்வாறு தயாரிக்கப்படுகின்றன என்பதை இப்போது விரிவாகப் பார்ப்போம்.

காட்மியம் டெல்லூரைடைப் பொறுத்தவரை, 1970 களில், விண்வெளியில் பயன்படுத்த சிறந்த விருப்பத்தைக் கண்டறிய வேண்டிய அவசியமான போது, ​​அது ஒளி-உறிஞ்சும் பொருளாக ஆய்வு செய்யத் தொடங்கியது. இன்றுவரை, காட்மியம் டெலுரைடு சூரிய மின்கலங்களுக்கு மிகவும் நம்பிக்கைக்குரியதாக உள்ளது. இருப்பினும், காட்மியம் நச்சுத்தன்மையின் கேள்வி சிறிது நேரம் திறந்தே உள்ளது.

ஆராய்ச்சியின் விளைவாக, ஆபத்து குறைவாக இருப்பதாகக் காட்டப்பட்டது, வளிமண்டலத்தில் வெளியிடப்படும் காட்மியத்தின் அளவு ஆபத்தானது அல்ல. செயல்திறன் 11% ஆகும், அதே சமயம் வாட் ஒன்றின் விலை சிலிக்கான் அனலாக்ஸை விட மூன்றில் ஒரு பங்கு குறைவாக உள்ளது.

இப்போது காப்பர் இண்டியம் செலினைடு. இன்று கணிசமான அளவு இண்டியம் பிளாட் பேனல் மானிட்டர்களை உருவாக்கப் பயன்படுத்தப்படுகிறது, இருப்பினும் இண்டியம் காலியம் மூலம் மாற்றப்படுகிறது, இது அதே பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது. சூரிய சக்தி… இந்த அடிப்படையில் ஃபிலிம் பேட்டரிகள் 20% செயல்திறனை அடைகின்றன.

சமீபத்தில், பாலிமர் பேனல்கள் உருவாக்கத் தொடங்கியுள்ளன.இங்கே, கரிம குறைக்கடத்திகள் ஒளி-உறிஞ்சும் பொருட்களாக செயல்படுகின்றன: கார்பன் ஃபுல்லெரீன்கள், பாலிபெனிலீன், காப்பர் பித்தலோசயனைன் போன்றவை. சூரிய மின்கலத்தின் தடிமன் 100 nm ஆகும், ஆனால் செயல்திறன் 5 முதல் 6% மட்டுமே. ஆனால் அதே நேரத்தில், தயாரிப்பு செலவுகள் மிகவும் குறைவு, படங்கள் மலிவு, ஒளி மற்றும் முற்றிலும் சுற்றுச்சூழல் நட்பு. இந்த காரணத்திற்காக, சுற்றுச்சூழல் நட்பு மற்றும் இயந்திர நெகிழ்வுத்தன்மை ஆகியவை முக்கியமான இடங்களில் பிசின் பேனல்கள் பிரபலமாக உள்ளன.

எனவே இன்று தயாரிக்கப்படும் மெல்லிய படல சூரிய மின்கலங்களின் செயல்திறன்:

• ஒற்றை படிக - 17 முதல் 22% வரை;

• பாலிகிரிஸ்டல் - 12 முதல் 18% வரை;

• உருவமற்ற சிலிக்கான் - 5 முதல் 6%;

• காட்மியம் டெலுரைடு - 10 முதல் 12% வரை;

• காப்பர்-இண்டியம் செலினைடு - 15 முதல் 20% வரை;

• ஆர்கானிக் பாலிமர்கள் - 5 முதல் 6%.

மெல்லிய பட பேட்டரிகளின் பண்புகள் என்ன? முதலாவதாக, பரவலான ஒளியில் கூட தொகுதிகளின் உயர் செயல்திறனைக் குறிப்பிடுவது மதிப்பு, இது படிக அனலாக்ஸுடன் ஒப்பிடும்போது ஆண்டில் 15% வரை அதிக சக்தியை அளிக்கிறது. அடுத்தது உற்பத்தி செலவு நன்மை. உயர்-சக்தி அமைப்புகளில், 10 kW இலிருந்து, மெல்லிய-பட தொகுதிகள் அதிக செயல்திறனைக் காட்டுகின்றன, இருப்பினும் 2.5 மடங்கு அதிக பரப்பளவு தேவைப்படுகிறது.

எனவே, மெல்லிய-திரைப்பட தொகுதிகள் நியாயமான நன்மையைப் பெறும்போது நாம் நிலைமைகளுக்கு பெயரிடலாம். பெரும்பாலும் மேகமூட்டமான வானிலை உள்ள பகுதிகளில், மெல்லிய பிலிம் பேட்டரிகள் திறமையாக வேலை செய்யும் (பரவலான ஒளி). வெப்பமான காலநிலை உள்ள பகுதிகளுக்கு, மெல்லிய படலங்கள் மிகவும் திறமையானவை (அவை குறைந்த வெப்பநிலையில் அதிக வெப்பநிலையில் திறம்பட செயல்படுகின்றன). கட்டிடங்களின் முகப்புகளை முடிக்க அலங்கார வடிவமைப்பு தீர்வுகளாகப் பயன்படுத்துவதற்கான சாத்தியம். 20% வரை வெளிப்படைத்தன்மை சாத்தியம், இது மீண்டும் வடிவமைப்பாளர்களின் கைகளில் விளையாடுகிறது.

இதற்கிடையில், 2008 ஆம் ஆண்டில், அமெரிக்க நிறுவனமான Solyndra சிலிண்டர்களில் மெல்லிய-பட பேட்டரிகளை வைக்க முன்மொழிந்தது, அங்கு மின் தொடர்புகள் பொருத்தப்பட்ட மற்றொரு குழாயின் உள்ளே வைக்கப்படும் கண்ணாடிக் குழாயில் ஒளிச்சேர்க்கையின் அடுக்கு பயன்படுத்தப்படுகிறது. பயன்படுத்தப்படும் பொருட்கள் தாமிரம், செலினியம், காலியம், இண்டியம்.

உருளை வடிவமைப்பு அதிக ஒளியை உறிஞ்சுவதற்கு அனுமதிக்கிறது, மேலும் இரண்டு பேனல்களின் மீட்டருக்கு 40 சிலிண்டர்களின் தொகுப்பு பொருந்தும். இங்கே சிறப்பம்சமாக என்னவென்றால், வெள்ளை கூரை பூச்சு அத்தகைய தீர்வின் உயர் செயல்திறனுக்கு பங்களிக்கிறது, ஏனெனில் பிரதிபலித்த கதிர்களும் வேலை செய்கின்றன, அவற்றின் ஆற்றலில் 20% சேர்க்கின்றன. கூடுதலாக, உருளை செட் 55 மீ / வி வேகத்தில் வீசும் பலத்த காற்றுக்கு கூட எதிர்க்கும்.

இன்று தயாரிக்கப்படும் பெரும்பாலான சோலார் செல்கள் ஒரே ஒரு pn சந்தியைக் கொண்டிருக்கின்றன, மேலும் பேண்ட் இடைவெளியை விட குறைவான ஆற்றல் கொண்ட ஃபோட்டான்கள் உற்பத்தியில் பங்கேற்காது. பின்னர் விஞ்ஞானிகள் இந்த வரம்பைக் கடக்க ஒரு வழியைக் கண்டுபிடித்தனர், பல அடுக்கு கட்டமைப்பின் அடுக்கு கூறுகள் உருவாக்கப்பட்டன, அங்கு ஒவ்வொரு அடுக்குக்கும் அதன் சொந்த அலைவரிசை அகலம் உள்ளது, அதாவது, ஒவ்வொரு அடுக்கும் உறிஞ்சப்பட்ட ஆற்றலின் தனிப்பட்ட மதிப்புடன் தனித்தனி pn சந்திப்பு உள்ளது. ஃபோட்டான்கள்.

மேல் அடுக்கு ஹைட்ரஜனேற்றப்பட்ட உருவமற்ற சிலிக்கானை அடிப்படையாகக் கொண்ட ஒரு கலவையிலிருந்து உருவாகிறது, இரண்டாவது - ஜெர்மானியம் (10-15%), மூன்றாவது - 40 முதல் 50% ஜெர்மானியம் கூடுதலாக. இவ்வாறு, ஒவ்வொரு அடுத்தடுத்த அடுக்குகளும் முந்தைய அடுக்கை விட குறுகிய இடைவெளியைக் கொண்டுள்ளன, மேலும் மேல் அடுக்குகளில் உள்ள உறிஞ்சப்படாத ஃபோட்டான்கள் படத்தின் அடிப்படை அடுக்குகளால் உறிஞ்சப்படுகின்றன.

இந்த அணுகுமுறையில், பாரம்பரிய படிக சிலிக்கான் செல்களுடன் ஒப்பிடும்போது உருவாக்கப்பட்ட ஆற்றலின் விலை பாதியாகக் குறைக்கப்படுகிறது. இதன் விளைவாக, மூன்று-பாஸ் படம் மூலம் 31% செயல்திறன் அடையப்பட்டது, மேலும் ஐந்து-பாஸ் படம் 43% உறுதியளிக்கிறது.

சமீபத்தில், மாஸ்கோ மாநில பல்கலைக்கழகத்தின் வல்லுநர்கள் கரிமப் பொருட்களின் நெகிழ்வான அடி மூலக்கூறுக்கு பயன்படுத்தப்படும் பாலிமரை அடிப்படையாகக் கொண்ட ரோல்-வகை சூரிய மின்கலங்களை உருவாக்கியுள்ளனர். செயல்திறன் 4% மட்டுமே ஆனது, ஆனால் அத்தகைய பேட்டரிகள் 10,000 மணிநேரங்களுக்கு + 80 ° C இல் கூட வேலை செய்ய முடியும். இந்த ஆய்வுகள் இன்னும் முடிக்கப்படவில்லை.

சுவிஸ் விஞ்ஞானிகள் பாலிமர் அடிப்படையில் 20.4% செயல்திறனை அடைந்தனர், மேலும் இண்டியம், தாமிரம், செலினியம் மற்றும் காலியம் ஆகியவை குறைக்கடத்திகளாகப் பயன்படுத்தப்பட்டன. இன்று, இது ஒரு மெல்லிய பாலிமர் படத்தில் உள்ள உறுப்புகளுக்கான பதிவு.

ஜப்பானில், அவர்கள் இதேபோன்ற (இண்டியம், செலினியம், தாமிரம்) ஸ்பட்டர் டெபாசிட் செமிகண்டக்டர்களில் 19.7% செயல்திறனை அடைந்தனர். ஜப்பானில் அவர்கள் சோலார் துணியை உற்பத்தி செய்யத் தொடங்கினர், துணியுடன் இணைக்கப்பட்ட 1.2 மில்லிமீட்டர் விட்டம் கொண்ட உருளை உறுப்புகளைப் பயன்படுத்தி துணி சோலார் பேனல்கள் உருவாக்கப்பட்டன. 2015 ஆம் ஆண்டின் தொடக்கத்தில், இந்த அடிப்படையில் ஆடை மற்றும் சன் ஷேட் உற்பத்தியைத் தொடங்க திட்டமிட்டனர்.

எதிர்காலத்தில் மெல்லிய படலமான சோலார் பேனல்கள் இறுதியாக மக்களுக்குக் கிடைக்கும் என்பது வெளிப்படையானது. செலவுகளைக் குறைப்பதற்காக உலகம் முழுவதும் இவ்வளவு ஆராய்ச்சிகள் நடத்தப்படுவது சும்மா இல்லை.