В сфере возобновляемых источников энергии тонкопленочные фотоэлектрические (PV) системы стали многообещающей технологией, предлагающей универсальный и масштабируемый подход к выработке солнечной электроэнергии. В отличие от обычных солнечных панелей на основе кремния, в тонкопленочных фотоэлектрических системах используется тонкий слой полупроводникового материала, нанесенный на гибкую подложку, что делает их легкими, гибкими и адаптируемыми для различных применений. В этом сообщении блога рассматриваются основы тонкопленочных фотоэлектрических систем, изучаются их компоненты, работа и преимущества, которые они приносят в сферу возобновляемых источников энергии.
Компоненты тонкопленочных фотоэлектрических систем
Фотоактивный слой. Сердцем тонкопленочной фотоэлектрической системы является фотоактивный слой, обычно изготовленный из таких материалов, как теллурид кадмия (CdTe), селенид меди, индия, галлия (CIGS) или аморфный кремний (a-Si). Этот слой поглощает солнечный свет и преобразует его в электрическую энергию.
Подложка: фотоактивный слой наносится на подложку, которая обеспечивает структурную поддержку и гибкость. Обычные материалы подложки включают стекло, пластик или металлическую фольгу.
Инкапсуляция: Чтобы защитить фотоактивный слой от факторов окружающей среды, таких как влага и кислород, он инкапсулируется между двумя защитными слоями, обычно изготовленными из полимеров или стекла.
Электроды: электрические контакты или электроды применяются для сбора генерируемого электричества из фотоактивного слоя.
Коробка слияния: Коробка слияния служит центральной точкой соединения, соединяя отдельные солнечные модули и направляя генерируемую электроэнергию на инвертор.
Инвертор: Инвертор преобразует электричество постоянного тока (DC), вырабатываемое фотоэлектрической системой, в электричество переменного тока (AC), которое совместимо с электросетью и большинством бытовых приборов.
Эксплуатация тонкопленочных фотоэлектрических систем
Поглощение солнечного света: когда солнечный свет попадает на фотоактивный слой, фотоны (пакеты световой энергии) поглощаются.
Электронное возбуждение: поглощенные фотоны возбуждают электроны в фотоактивном материале, заставляя их переходить из состояния с более низкой энергией в состояние с более высокой энергией.
Разделение зарядов. Это возбуждение создает дисбаланс заряда, при котором избыточные электроны накапливаются на одной стороне, а электронные дырки (отсутствие электронов) — на другой.
Поток электрического тока: встроенные электрические поля внутри фотоактивного материала направляют разделенные электроны и дырки к электродам, генерируя электрический ток.
Преимущества тонкопленочных фотоэлектрических систем
Легкий и гибкий: тонкопленочные фотоэлектрические системы значительно легче и гибче, чем обычные кремниевые панели, что делает их пригодными для различных применений, включая крыши, фасады зданий и портативные решения для электропитания.
Производительность при слабом освещении: тонкопленочные фотоэлектрические системы, как правило, работают лучше в условиях низкой освещенности по сравнению с кремниевыми панелями, генерируя электроэнергию даже в пасмурные дни.
Масштабируемость: процесс производства тонкопленочных фотоэлектрических систем более масштабируем и адаптируем к массовому производству, что потенциально снижает затраты.
Разнообразие материалов. Разнообразие полупроводниковых материалов, используемых в тонкопленочных фотоэлектрических системах, открывает потенциал для дальнейшего повышения эффективности и снижения затрат.
Заключение
Тонкопленочные фотоэлектрические системы произвели революцию в сфере солнечной энергетики, открыв многообещающий путь к устойчивому и возобновляемому энергетическому будущему. Их легкий, гибкий и адаптируемый характер в сочетании с возможностью снижения затрат и повышения производительности в условиях низкой освещенности делает их привлекательным выбором для широкого спектра применений. По мере продолжения исследований и разработок тонкопленочные фотоэлектрические системы будут играть все более важную роль в удовлетворении наших глобальных энергетических потребностей устойчивым и экологически ответственным образом.
Время публикации: 25 июня 2024 г.