Bagaimana sel surya diklasifikasikan
Sel surya, juga dikenal sebagai sel fotovoltaik, adalah perangkat yang secara langsung mengubah energi radiasi matahari menjadi energi listrik.
Perangkat ini dienkapsulasi ke dalam modul sel surya, dan kemudian sejumlah modul digabungkan menjadi susunan sel surya daya tertentu sesuai dengan kebutuhan. Sistem pembangkit tenaga baterai, juga dikenal sebagai sistem pembangkit tenaga fotovoltaik.
Sel surya, juga dikenal sebagai sel fotovoltaik, adalah perangkat yang secara langsung mengubah energi radiasi matahari menjadi energi listrik.
Perangkat ini dienkapsulasi ke dalam modul sel surya, dan kemudian sejumlah modul digabungkan menjadi susunan sel surya daya tertentu sesuai dengan kebutuhan. Sistem pembangkit tenaga baterai, juga dikenal sebagai sistem pembangkit tenaga fotovoltaik.
Apa yang dilakukan sel surya?
Sel fotovoltaik mengubah sinar matahari menjadi listrik
Sebuah sel fotovoltaik (PV), biasa disebut sel surya, adalah perangkat nonmekanis yang mengubah sinar matahari langsung menjadi listrik. Beberapa sel PV dapat mengubah cahaya buatan menjadi listrik.
Perangkat inti pembangkit listrik tenaga surya fotovoltaik adalah sel surya.
Sejarah perkembangan sel surya telah melalui sejarah perkembangan yang panjang lebih dari 160 tahun. Dari sudut pandang pengembangan secara keseluruhan, penelitian dasar dan kemajuan teknologi telah memainkan peran aktif dalam mempromosikan, sejauh ini, struktur dan mekanisme dasar sel surya tidak berubah.
Bagaimana cara kerja sel surya sederhana?
Sel surya terdiri dari dua lapisan silikon yang diperlakukan untuk membiarkan listrik mengalir melalui mereka saat terkena sinar matahari. Satu lapisan bermuatan positif, yang lain bermuatan negatif. Saat foton memasuki lapisan, mereka melepaskan energinya ke atom dalam silikon dalam bentuk elektron.
Sel surya diklasifikasikan berdasarkan struktur
Sel surya sambungan homogen Sel surya sambungan heterogen Sel surya Schottky
Sel surya diklasifikasikan berdasarkan bahan
Sel surya silikon
Sel surya film tipis multi-senyawa
Sel Surya Senyawa Organik
Sel Surya Nanokristalin Tersensitisasi
Sel surya elektroda multilayer polimer yang dimodifikasi
Sel surya diklasifikasikan menurut metode kerjanya
Sel surya panel datar
Pemusatan sel surya
Sel surya spektroskopi
Generasi pertama: silikon monokristalin dan silikon polikristalin, terhitung sekitar 89.9% dari pasar produk sel surya. Generasi pertama sel surya didasarkan pada wafer silikon, terutama menggunakan silikon monokristalin dan silikon polikristalin sebagai bahan. Di antara mereka, efisiensi konversi sel silikon kristal tunggal adalah yang tertinggi, yang dapat mencapai 18-20%, tetapi biaya produksinya tinggi.
Generasi kedua: sel surya film tipis, menyumbang 9.9% dari pasar produk sel surya. Sel surya generasi kedua didasarkan pada teknologi film tipis dan terutama menggunakan silikon amorf dan oksida sebagai bahan. Efisiensi lebih rendah dari generasi pertama, efisiensi konversi tertinggi adalah 13%, tetapi biaya produksi terendah.
Generasi ketiga: sel surya film tipis majemuk seperti sel surya tembaga indium selenide (CIS) dan sel surya film tipis Si. Terutama dalam keadaan produksi laboratorium, ada potensi efek ekonomi yang sangat besar karena efisiensinya yang tinggi dan biaya yang rendah.
Sel surya silikon dapat dibagi menjadi:
1) Sel surya silikon monokristalin
2) Sel surya film tipis silikon polikristalin
3) Sel surya film tipis silikon amorf
Sel surya silikon monokristalin
Sel surya silikon monokristalin adalah sel surya yang terbuat dari batang silikon monokristalin kemurnian tinggi, yang memiliki efisiensi konversi tertinggi dan teknologi paling matang. Sel silikon monokristalin berkinerja tinggi didasarkan pada bahan silikon monokristalin berkualitas tinggi dan teknik pemrosesan termal terkait.
Sel surya film tipis silikon amorf
Silikon yang digunakan dalam sel surya film tipis silikon amorf adalah a-Si. Struktur dasarnya bukanlah sambungan pn tetapi sambungan pin. Doping boron untuk membentuk daerah p, doping fosfor untuk membentuk daerah n, i adalah lapisan intrinsik yang tidak dikotori atau didoping ringan.
Fitur yang menonjol:
Biaya bahan dan proses manufaktur yang rendah.
Proses produksi adalah proses suhu rendah (100-300 ), dan konsumsi energinya rendah.
Mudah untuk membentuk kapasitas produksi skala besar, dan seluruh proses produksi dapat diotomatisasi.
Ada banyak varietas dan kegunaan yang luas.
Ada masalah: celah pita optik adalah 1.7eV → tidak sensitif terhadap wilayah panjang gelombang panjang → efisiensi konversi rendah
Efek fotodegradasi: efisiensi fotolistrik meluruh dengan berlanjutnya waktu iluminasi
Solusi: siapkan sel surya tandem, yaitu, simpan satu atau lebih sub-sel pin pada sel surya sambungan tunggal pin yang disiapkan.
Metode produksi: sputtering reaktif, PECVD, LPCVD.
Gas reaktif: SiH4 diencerkan dengan H2
Bahan substrat: kaca, stainless steel, dll.
Sel surya silikon polikristalin
Sel surya film tipis silikon polikristalin menumbuhkan film tipis silikon polikristalin pada bahan substrat berbiaya rendah, dan menggunakan lapisan silikon kristalin yang relatif tipis sebagai lapisan aktif sel surya, yang tidak hanya mempertahankan kinerja tinggi dan stabilitas sel surya silikon kristal, tetapi juga jumlah bahan yang digunakan. Penurunan substansial, secara signifikan mengurangi biaya baterai. Prinsip kerja sel surya film tipis silikon polikristalin sama dengan sel surya lainnya, yaitu berdasarkan interaksi sinar matahari dan bahan semikonduktor untuk membentuk efek fotovoltaik.
Metode persiapan umum:
Deposisi uap kimia tekanan rendah (LPCVD)
Deposisi Uap Kimia yang Ditingkatkan Plasma (PECVD)
Epitaksi fase cair (LPPE)
Metode deposisi sputter
Gas reaktif SiH2Cl2, SiHCl3, SiCl4 atau SiH4
(di bawah atmosfer pelindung tertentu)
Atom silikon disimpan pada substrat yang dipanaskan
(Bahan substratnya adalah Si, SiO2, Si3N4, dll.)
Masalah: Sulit untuk membentuk butiran yang lebih besar pada substrat non-silikon, dan mudah untuk membentuk rongga di antara butiran
Solusi: pertama-tama gunakan LPCVD untuk memadatkan lapisan tipis silikon amorf pada substrat, kemudian menganil lapisan silikon amorf ini untuk mendapatkan butiran kristal yang lebih besar, dan kemudian menyimpan lapisan tebal pada kristal benih. film polisilikon.
Karena sel film tipis silikon polikristalin menggunakan lebih sedikit silikon daripada silikon kristal tunggal, tidak ada masalah penurunan efisiensi, dan dimungkinkan untuk mempersiapkan bahan substrat yang murah. Biayanya jauh lebih rendah daripada sel silikon kristal tunggal, dan efisiensinya lebih tinggi daripada sel film tipis silikon amorf. , Oleh karena itu, sel film tipis silikon polikristalin akan segera mendominasi pasar tenaga surya.
Sel surya film tipis multi-senyawa
Bahan sel surya film tipis multi-senyawa adalah garam anorganik, yang terutama mencakup senyawa kelompok galium arsenida III-V, kadmium sulfida, kadmium telluride, dan baterai film tipis indium selenide tembaga.
Efisiensi sel film tipis polikristalin kadmium sulfida dan kadmium telluride lebih tinggi daripada sel surya film tipis silikon amorf, dan biayanya lebih rendah daripada sel silikon monokristalin, dan juga mudah diproduksi secara massal, tetapi karena kadmium sangat beracun, itu akan menyebabkan kerusakan serius pada lingkungan. Oleh karena itu, polusi bukanlah pengganti yang paling ideal untuk sel surya silikon kristalin.
Efisiensi konversi sel senyawa gallium arsenide III-V dapat mencapai 28%. Bahan senyawa galium arsenida memiliki celah pita optik yang sangat ideal dan efisiensi penyerapan yang tinggi. Ini memiliki ketahanan radiasi yang kuat dan tidak sensitif terhadap panas. Sangat cocok untuk pembuatan baterai sambungan tunggal efisiensi tinggi. Namun, tingginya harga bahan gallium arsenide membatasi popularitas baterai gallium arsenide untuk sebagian besar.
Baterai film tipis indium selenide tembaga (disingkat CIS) cocok untuk konversi fotolistrik, dan tidak ada masalah efek degradasi yang diinduksi cahaya, dan efisiensi konversinya sama dengan polisilikon. Dengan keunggulan harga yang murah, kinerja yang baik dan proses yang sederhana, akan menjadi arahan penting bagi pengembangan sel surya di masa depan. Satu-satunya masalah adalah sumber materi. Karena indium dan selenium adalah elemen yang relatif langka, pengembangan baterai semacam itu pasti akan terbatas.
Sel Surya Senyawa Organik
Sel surya organik menggunakan zat organik dengan sifat fotosensitif sebagai bahan semikonduktor untuk menghasilkan tegangan dan membentuk arus melalui efek fotovoltaik. Sel surya organik dapat dibagi menjadi struktur sambungan tunggal, struktur heterojungsi pn dan struktur nanokristalin peka pewarna sesuai dengan bahan semikonduktor.
Menurut data survei yang relevan, biaya rata-rata sel surya organik hanya 10% -20% dari sel surya silikon; namun, efisiensi konversi fotolistrik sel surya organik yang saat ini ada di pasaran hanya 10% tertinggi, yang merupakan masalah utama yang membatasi promosi komprehensifnya. . Oleh karena itu, bagaimana meningkatkan tingkat konversi fotolistrik adalah masalah utama yang harus dipecahkan di masa depan.
Sel Surya Nanokristalin Tersensitisasi
Sel surya TiO2 yang peka terhadap zat warna sebenarnya adalah sel fotoelektrokimia. Pada tahun 1991, sebuah kelompok penelitian yang dipimpin oleh Prof. Michael Grätzel dari Ecole Polytechnique de Lausanne (EPFL) di Swiss menggunakan semikonduktor oksida celah pita lebar TiO2 yang murah untuk membuat film tipis nanokristalin di mana sejumlah besar asam karboksilat-bipiridin Ru(II) ) kompleks teradsorpsi. Sel surya nanokristalin tersensitisasi pewarna dikembangkan dengan menggunakan garam volatil rendah yang mengandung pasangan redoks sebagai elektrolit.
Keunggulan sel surya TiO2 nanokristalin terletak pada biayanya yang rendah, proses yang sederhana dan kinerja yang stabil. Efisiensi fotolistriknya stabil di lebih dari 10%, biaya produksi hanya 1/5 hingga 1/10 dari sel surya silikon, dan masa pakainya bisa mencapai lebih dari 20 tahun. Namun, penelitian dan pengembangan baterai tersebut baru saja dimulai, dan diperkirakan akan memasuki pasar secara bertahap dalam waktu dekat.
Mendasar:
Molekul zat warna menyerap energi sinar matahari dan bertransisi ke keadaan tereksitasi, keadaan tereksitasi tidak stabil, elektron dengan cepat disuntikkan ke pita konduksi TiO2 yang berdekatan, dan elektron yang hilang dalam zat warna dengan cepat dikompensasikan dari elektrolit, dan elektron yang masuk pita konduksi TiO2 akhirnya masuk Film konduktif kemudian menghasilkan arus foto melalui loop luar.
Sel surya elektroda multilayer polimer yang dimodifikasi
Mengganti bahan anorganik dengan polimer organik adalah arah penelitian yang muncul untuk fabrikasi sel surya. Karena keuntungan dari fleksibilitas yang baik, fabrikasi yang mudah, sumber material yang luas, dan biaya bahan organik yang rendah, ini sangat penting untuk pemanfaatan energi surya skala besar dan penyediaan listrik yang murah.
Penelitian tentang preparasi sel surya dengan bahan organik baru saja dimulai, dan baik masa pakai maupun efisiensi sel tidak dapat dibandingkan dengan bahan anorganik, khususnya sel silikon. Apakah dapat dikembangkan menjadi produk dengan signifikansi praktis masih harus dipelajari dan dieksplorasi lebih lanjut.
Baterai penyimpanan energi surya Keheng
Dengan kemajuan teknologi dan keunggulan biaya baterai lithium besi fosfat menjadi lebih dan lebih jelas, baterai penyimpanan energi surya saat ini hampir baterai lithium besi fosfat.
Baterai lithium besi fosfat memiliki keuntungan sebagai berikut:
Kinerja keamanan tinggi
Umur panjang:
Siklus hidup baterai timbal-asam yang tahan lama adalah sekitar 300 kali, dan maksimum adalah 500 kali, sedangkan siklus hidup baterai lithium besi fosfat dapat mencapai lebih dari 2,000 kali, dan pengisian standar (tingkat 5 jam) penggunaan bisa mencapai 2,000 kali.
Kinerja suhu tinggi yang bagus
puncak pemanas listrik lithium besi fosfat dapat mencapai 350℃-500℃, sedangkan lithium manganat dan lithium kobalt hanya sekitar 200℃. Kisaran suhu operasi yang luas (-20C–75C), dengan ketahanan suhu tinggi, puncak pemanasan listrik lithium besi fosfat dapat mencapai 350℃-500℃, sedangkan lithium manganat dan lithium kobalt hanya sekitar 200℃.
Kepadatan energi tinggi
Ringan
Perlindungan lingkungan
Baterai penyimpanan energi surya Keheng banyak digunakan di penyimpanan energi rumah dan catu daya UPS stasiun pangkalan telekomunikasi, catu daya luar ruangan portabel.
BATERAI DEEP CYCLE Dengan BMS lifepo4 Lithium Battery）
Baterai LiFePO24 Siklus Dalam 60V 4AH Suhu Rendah
Baterai LiFePO48 Siklus Dalam 50V 4AH Suhu Rendah
Baterai LiFePO48 Siklus Dalam 100V 4AH Suhu Rendah
Baterai LiFePO48 Siklus Dalam 200V 4AH Suhu Rendah
