Welche Perspektiven bestehen für die Entwicklung von Dünnschichtsolarzellen?

Bei Solarzellen dominieren derzeit Siliziumkristalle, die aus raffiniertem Silizium hergestellt werden, die Branche. Dieses Modul wird seit mehr als 50 Jahren als Grundtechnologie der Solarenergie eingesetzt. Seit der Erfindung der ersten Siliziumsolarzelle im Jahr 1954 hat ihre Zahl rapide zugenommen, und derzeit werden 12% bis 18% der in elektrische Energie umgewandelten Sonnenstrahlung durch sie erzielt.

Kristalline Siliziummaterialien dominieren immer noch solare Fotozellenmaterialien, aber in den letzten Jahren gab es auch viele Durchbrüche in der Dünnschicht-Fotozellentechnologie. Im Jahr 2005 machte Kristall-Silizium mehr als 95% des Solar-PV-Marktes aus. Seitdem hat der Marktanteil von Dünnschicht-Fotozellenmaterialien im Laufe der Jahre stetig zugenommen und liegt nun bei 25%. Hunderte von Unternehmen, die sich mit Dünnschicht-Fotozellentechnologie befassen, sind in eine neue Phase der Forschung, Entwicklung und Produktion eingetreten.

Große und geschichtete Dünnschicht-Fotozellenprodukte wurden seit den 1990er Jahren kommerzialisiert, und die Energieumwandlungseffizienz von Dünnschicht-Fotozellenprodukten hat 6% bis 11% erreicht. Je höher der Wirkungsgrad der Energieumwandlung ist, desto kleiner ist die Fläche, die zur Erzeugung einer bestimmten Menge Strom und anderer Hilfsgeräte erforderlich ist. Dies ist eine sehr kostengünstige Sache. Gegenwärtig ist die Umwandlungseffizienz von Dünnschichtsolarzellen noch weit von der von Kristall-Silizium entfernt, aber Dünnschichtsolarzellen haben im Vergleich zu Kristall-Silizium in anderer Hinsicht große Vorteile. Der wichtigste Punkt ist, dass Dünnschichtsolarzellen niedrige Produktionskosten haben. Viele Dünnschichtsolarmodule bestehen aus amorphem Silizium, und Siliziumkristall-Solarmodule werden mit hohem Siliziumgehalt hergestellt. Darüber hinaus können Dünnschichtsolarzellen auch aus anderen Halbleitermaterialien hergestellt werden, einschließlich Kupfer-Indium-Gallium-Selen (CIGS) -Materialien und Cadmium-Tellurid-Materialien.

Detaillierte Analyse der Entwicklungsperspektive von Dünnschichtsolarzellen

Weite Perspektiven für ein Solartechnologie-praktisches Dünnschicht-Fotozellenprojekt in großem Maßstab

Ein zentrales Thema im Bereich der erneuerbaren Energien ist, wann die großflächige Solar-PV-Technologie mit dem Preis für Strom aus fossilen Brennstoffen konkurrieren oder diesem entsprechen kann. Tatsächlich sind die Kosten für die großtechnische Dünnschicht-Fotozellentechnologie bereits niedriger als die für die Kernenergie, aber derzeit höher als die Kosten für die Verbrennung von Kohle zur Stromgewinnung.

Viele Hersteller von Dünnschichtsolarzellen konnten die Kosten senken, und der Marktführer in diesem Bereich ist das erste Solarunternehmen in Tempe, Arizona. Das erste Solarunternehmen produzierte 2009 1 Gigawatt Strom mit Cadmium-Tellurid-Batterien. Mit anderen Worten, 1 Gigawatt entspricht der Gesamtproduktion von 250.000 solaren fotoelektrischen Dünnschicht-Solarumwandlungssystemen für große Haushalte.

Das erste Solarunternehmen erzielte 2009 einen durchschnittlichen Energieumwandlungswirkungsgrad von 10,9% und seine Produkte wurden zu den energieeffizientesten Produkten für Dünnschichtprodukte. Das Unternehmen löste auch das Problem von Cadmium, einem in der Produktion verwendeten Schwermetall, indem es ein Kreislaufsystem entwarf, um zu verhindern, dass Cadmium, ein Schadstoff, mit Abfall freigesetzt wird.

Detaillierte Analyse der Entwicklungsperspektive von Dünnschichtsolarzellen

In den letzten Jahren hat das erste Solarunternehmen seine Produktionskosten stark gesenkt. Ihre Kosten sind nur halb so hoch wie die von Siliziumkristallmaterialien oder anderen derzeit auf dem Markt befindlichen Dünnschichtsolarprodukten. Sie senken die Kosten, indem sie die Produktionszeiten verkürzen und Großgeräte installieren. Im Vergleich zu anderen Unternehmen der Branche konnten die Installationskosten für Großgeräte von First Solar Company um 10% bis 15% gesenkt werden. Die Leistung ist jedoch um etwa 10% höher als bei dem Unternehmen, das Siliziumkristalle herstellt (bei gleicher Designeffizienz). In den nächsten fünf Jahren will das Unternehmen die Produktionseffizienz um weitere 15% steigern und die Produktionskosten weiter senken. Wenn es dem Unternehmen gelingt, dieses Ziel zu erreichen, ist es genauso billig, Strom aus großflächigen Dünnschichtsolargeräten zu beziehen wie aus fossilen Brennstoffen.

Können wir auf dem Dach jedes Hauses fotoelektrische Wandler installieren?

In Zukunft wird die Verwendung von mehr Dünnschichtsolarmodulen der richtige Schritt sein, was bedeutet, dass mehr Verbraucher saubere Energie kaufen können, aber die Kontrolle über die Energieerzeugung wird in den Händen einer Handvoll großer Unternehmen und Kommunen bleiben. Darüber hinaus erfordert der Transport von Energie aus Gebieten mit guten Sonnenlichtbedingungen (wie Südwesten) in Gebiete mit schlechten Lichtverhältnissen enorme Telefonkosten für den Aufbau von Stromübertragungsnetzen. Gleichzeitig ist auch die Infrastruktur erforderlich, mit der überschüssiger Strom gespeichert und anschließend freigegeben wird. Die Alternative zur konzentrierten Produktion besteht darin, die Energieerzeugung an verschiedenen Orten zu verteilen. Warum bringen wir nicht jedes Haus und jeden Parkplatz mit Sonnenkollektoren an und bauen auch große neue? Die Produktion erfolgt stückweise. Ich bin überzeugt, dass die in Haushalten und Parkplätzen in den USA verfügbare Sonnenenergie die gesamte Energie liefern wird, die wir benötigen. In der Tat haben einige aktuelle Richtlinien in den Vereinigten Staaten diesen Ansatz bereits unterstützt.

Da Dünnschichtsolarmodule leicht sind, können sie in Gebäude integriert werden, z. B. zur Herstellung von Dächern. Der Bau integrierter Sonnenkollektoren ist eine sehr neue Idee. Tatsächlich begannen Architekten bereits in den 1980er Jahren, Photovoltaik-Solarmaterialien für die Herstellung von Dächern zu verwenden, und die derzeit zur Herstellung von Dächern verwendeten Glasmaterialien sind teuer und weit verbreitet. Glas ist transparent, hat eine lange Lebensdauer und wird nicht vom Wetter beeinflusst, ist jedoch zerbrechlich und kein ideales Material für die Herstellung von Dächern.

Die Seite enthält den Inhalt der maschinellen Übersetzung.