पातळ फिल्म सौर पेशी

आज बाजारात 85% पर्यंत सौर पेशी क्रिस्टलीय सौर मॉड्यूल आहेत. तथापि, तज्ञ खात्री देतात की सौर पेशींच्या निर्मितीसाठी पातळ-फिल्म तंत्रज्ञान अधिक कार्यक्षम आहे आणि म्हणूनच आधीच ज्ञात क्रिस्टल मॉड्यूल्सपैकी सर्वात आशाजनक आहे.

थिन-फिल्म तंत्रज्ञानाचा मुख्य फायदा म्हणजे त्याची कमी किंमत, म्हणूनच येत्या काही वर्षांत त्याला नेता बनण्याची प्रत्येक संधी आहे. नवीन बेसचे मॉड्यूल्स शब्दाच्या शाब्दिक अर्थाने, सौर पॅनेल लवचिक बनवतात. ते हलके आणि लवचिक आहेत, जे आपल्याला कपड्यांच्या पृष्ठभागासह अक्षरशः कोणत्याही पृष्ठभागावर अशा बॅटरी ठेवण्याची परवानगी देतात.

लवचिक सौर सेल पॉलिमर फिल्म्स, आकारहीन सिलिकॉन, अॅल्युमिनियम, कॅडमियम टेल्युराइड आणि इतर सेमीकंडक्टर्सवर आधारित आहेत, जे लहान फोल्डेबल स्वरूपात मोबाइल फोन, लॅपटॉप, टॅब्लेट, व्हिडिओ कॅमेरा आणि इतर गॅझेटसाठी पोर्टेबल चार्जरच्या निर्मितीमध्ये आधीच वापरले जातात. सौर पेशी परंतु अधिक शक्ती आवश्यक असल्यास, मॉड्यूलचे क्षेत्रफळ मोठे असावे लागेल.

पातळ-फिल्म सौर पेशींचे पहिले नमुने सब्सट्रेटवर जमा केलेल्या आकारहीन सिलिकॉनसह बनवले गेले होते आणि कार्यक्षमता केवळ 4 ते 5% होती आणि सेवा आयुष्य जास्त नव्हते. त्याच तंत्रज्ञानाची पुढील पायरी म्हणजे कार्यक्षमता 8% पर्यंत वाढवणे आणि सेवा आयुष्य वाढवणे, ते त्याच्या क्रिस्टल पूर्ववर्तींच्या तुलनेत बनले. अखेरीस, थिन-फिल्म मॉड्यूल्सच्या तिसऱ्या पिढीमध्ये आधीपासूनच 12% ची कार्यक्षमता होती, जी आधीच एक महत्त्वपूर्ण प्रगती आणि स्पर्धात्मकता आहे.

येथे वापरण्यात आलेल्या इंडियम कॉपर सेलेनाइड आणि कॅडमियम टेल्युराइडमुळे 10% पर्यंत कार्यक्षमतेसह लवचिक सौर पेशी आणि पोर्टेबल चार्जर तयार करणे शक्य झाले आहे आणि ही एक महत्त्वाची उपलब्धी आहे, कारण भौतिकशास्त्रज्ञ कार्यक्षमतेच्या प्रत्येक अतिरिक्त टक्केवारीसाठी लढत आहेत. आता पातळ फिल्म बॅटरी कशा बनवल्या जातात ते जवळून पाहू.

कॅडमियम टेल्युराइडसाठी, 1970 च्या दशकात प्रकाश-शोषक सामग्री म्हणून त्याचा अभ्यास केला जाऊ लागला, जेव्हा अवकाशात वापरण्यासाठी सर्वोत्तम पर्याय शोधणे आवश्यक होते. आजपर्यंत, कॅडमियम टेल्युराइड सौर पेशींसाठी सर्वात आशादायक आहे. तथापि, कॅडमियम विषारीपणाचा प्रश्न काही काळ खुला राहतो.

संशोधनाच्या परिणामी, असे दिसून आले की धोका कमी आहे, वातावरणात सोडलेल्या कॅडमियमची पातळी धोकादायक नाही. कार्यक्षमता 11% आहे, तर प्रति वॅटची किंमत सिलिकॉन अॅनालॉगच्या तुलनेत एक तृतीयांश कमी आहे.

आता कॉपर इंडियम सेलेनाइडसाठी. सपाट पॅनेल मॉनिटर्स तयार करण्यासाठी आज मोठ्या प्रमाणात इंडियमचा वापर केला जातो, म्हणून इंडियमची जागा गॅलियमने घेतली आहे, ज्याचे गुणधर्म समान आहेत. सौर उर्जा… या आधारावर फिल्म बॅटरी 20% ची कार्यक्षमता प्राप्त करतात.

अलीकडे, पॉलिमर पॅनेल विकसित करणे सुरू झाले आहे.येथे, सेंद्रिय सेमीकंडक्टर प्रकाश-शोषक सामग्री म्हणून काम करतात: कार्बन फुलरेन्स, पॉलीफेनिलिन, कॉपर फॅथलोसायनाइन इ. सौर सेलची जाडी 100 एनएम आहे, परंतु कार्यक्षमता केवळ 5 ते 6% आहे. परंतु त्याच वेळी, उत्पादन खर्च खूपच कमी आहे, चित्रपट परवडणारे, हलके आणि पूर्णपणे पर्यावरणास अनुकूल आहेत. या कारणास्तव, राळ पॅनेल लोकप्रिय आहेत जेथे पर्यावरण मित्रत्व आणि यांत्रिक लवचिकता महत्त्वपूर्ण आहे.

त्यामुळे आज उत्पादित पातळ फिल्म सौर पेशींची कार्यक्षमता:

• सिंगल क्रिस्टल - 17 ते 22% पर्यंत;

• पॉलीक्रिस्टल - 12 ते 18% पर्यंत;

• अनाकार सिलिकॉन - 5 ते 6%;

• कॅडमियम टेल्युराइड - 10 ते 12% पर्यंत;

• कॉपर-इंडियम सेलेनाइड - 15 ते 20% पर्यंत;

• सेंद्रिय पॉलिमर - 5 ते 6%.

पातळ फिल्म बॅटरीची वैशिष्ट्ये काय आहेत? सर्वप्रथम, विखुरलेल्या प्रकाशातही मॉड्यूल्सची उच्च कार्यक्षमता लक्षात घेण्यासारखे आहे, जे क्रिस्टल अॅनालॉगच्या तुलनेत वर्षभरात 15% जास्त शक्ती देते. पुढे उत्पादन खर्चाचा फायदा येतो. हाय-पॉवर सिस्टममध्ये, 10 किलोवॅटपासून, पातळ-फिल्म मॉड्यूल अधिक कार्यक्षमता दर्शवतात, जरी 2.5 पट अधिक क्षेत्र आवश्यक आहे.

अशाप्रकारे, जेव्हा पातळ-फिल्म मॉड्यूल्सला न्याय्य फायदा मिळतो तेव्हा आम्ही परिस्थितींना नाव देऊ शकतो. बहुतेक ढगाळ हवामान असलेल्या प्रदेशात, पातळ फिल्म बॅटरी कार्यक्षमतेने कार्य करतील (विसर्जित प्रकाश). उष्ण हवामान असलेल्या प्रदेशांसाठी, पातळ फिल्म्स अधिक कार्यक्षम असतात (ते कमी तापमानाप्रमाणेच उच्च तापमानातही प्रभावीपणे कार्य करतात). इमारतींचे दर्शनी भाग पूर्ण करण्यासाठी सजावटीच्या डिझाइन सोल्यूशन्स म्हणून वापरण्याची शक्यता. 20% पर्यंत पारदर्शकता शक्य आहे, जी पुन्हा डिझाइनरच्या हातात खेळते.

दरम्यान, 2008 मध्ये, अमेरिकन कंपनी सॉलिंड्राने सिलेंडर्सवर पातळ-फिल्म बॅटरी ठेवण्याचा प्रस्ताव दिला, जेथे विद्युत संपर्कांनी सुसज्ज असलेल्या दुसर्‍या ट्यूबमध्ये ठेवलेल्या काचेच्या नळीवर फोटोसेलचा थर लावला जातो. तांबे, सेलेनियम, गॅलियम, इंडियम हे साहित्य वापरले जाते.

दंडगोलाकार डिझाइनमुळे अधिक प्रकाश शोषला जाऊ शकतो आणि दोन पॅनेलच्या प्रति मीटरमध्ये 40 सिलेंडर्सचा संच बसतो. येथे ठळक गोष्ट अशी आहे की पांढर्या छतावरील कोटिंग अशा सोल्यूशनच्या उच्च कार्यक्षमतेमध्ये योगदान देते, कारण नंतर परावर्तित किरण देखील कार्य करतात आणि त्यांची उर्जा 20% जोडतात. याव्यतिरिक्त, दंडगोलाकार संच 55 मीटर / सेकंद पर्यंतच्या वाऱ्यासह जोरदार वाऱ्याला देखील प्रतिरोधक असतात.

आज उत्पादित केलेल्या बहुतेक सौर पेशींमध्ये फक्त एक pn जंक्शन आहे आणि बँड गॅपपेक्षा कमी उर्जा असलेले फोटॉन केवळ निर्मितीमध्ये भाग घेत नाहीत. मग शास्त्रज्ञांनी या मर्यादेवर मात करण्याचा एक मार्ग शोधून काढला, बहुस्तरीय संरचनेचे कॅस्केड घटक विकसित केले गेले, जिथे प्रत्येक लेयरची स्वतःची बँड रुंदी असते, म्हणजेच, प्रत्येक लेयरमध्ये शोषलेल्या उर्जेच्या वैयक्तिक मूल्यासह स्वतंत्र पीएन जंक्शन असते. फोटॉन

हायड्रोजनेटेड अमोर्फस सिलिकॉनवर आधारित मिश्रधातूपासून वरचा थर तयार होतो, दुसरा - जर्मेनियम (10-15%) सोबत समान मिश्रधातू, तिसरा - 40 ते 50% जर्मेनियम जोडून. अशाप्रकारे, प्रत्येक लागोपाठ लेयरमध्ये मागील लेयरच्या तुलनेत एक अंतर कमी असते आणि वरच्या थरांमधील शोषून न घेतलेले फोटॉन फिल्मच्या अंतर्निहित स्तरांद्वारे शोषले जातात.

या दृष्टिकोनामध्ये, पारंपारिक क्रिस्टलीय सिलिकॉन पेशींच्या तुलनेत व्युत्पन्न ऊर्जेची किंमत निम्मी केली जाते. परिणामी, तीन-पास चित्रपटासह 31% ची कार्यक्षमता प्राप्त झाली आणि पाच-पास चित्रपट सर्व 43% वचन देतो.

अलीकडे, मॉस्को स्टेट युनिव्हर्सिटीच्या तज्ञांनी सेंद्रिय पदार्थाच्या लवचिक सब्सट्रेटवर लागू केलेल्या पॉलिमरवर आधारित रोल-प्रकार सौर पेशी विकसित केल्या आहेत. कार्यक्षमता केवळ 4% असल्याचे दिसून आले, परंतु अशा बॅटरी 10,000 तासांसाठी + 80 डिग्री सेल्सियसवर देखील कार्य करू शकतात. हे अभ्यास अजून पूर्ण झालेले नाहीत.

स्विस शास्त्रज्ञांनी पॉलिमर आधारावर 20.4% ची कार्यक्षमता प्राप्त केली आणि इंडियम, तांबे, सेलेनियम आणि गॅलियम अर्धसंवाहक म्हणून वापरले गेले. आज, पातळ पॉलिमर फिल्मवरील घटकांसाठी हा एक विक्रम आहे.

जपानमध्ये, त्यांनी तत्सम (इंडियम, सेलेनियम, तांबे) थुंकलेल्या सेमीकंडक्टरमध्ये 19.7% कार्यक्षमता प्राप्त केली. आणि जपानमध्ये त्यांनी सोलार फॅब्रिकचे उत्पादन सुरू केले, कापडी सोलर पॅनेल्स फॅब्रिकला जोडलेल्या सुमारे 1.2 मिलिमीटर व्यासाच्या दंडगोलाकार घटकांचा वापर करून विकसित केले गेले. 2015 च्या सुरूवातीस, त्यांनी या आधारावर कपडे आणि सनशेड्सचे उत्पादन सुरू करण्याची योजना आखली.

हे उघड आहे की नजीकच्या भविष्यात थिन-फिल्म सोलर पॅनेल सामान्यतः लोकसंख्येसाठी उपलब्ध होतील. खर्च कमी करण्यासाठी जगभरात इतके संशोधन केले जात आहे हे व्यर्थ नाही.