Jump to content

Фотовольтаика

Солнечное поселение , проект устойчивого жилищного строительства во Фрайбурге , Германия.
Зарядная станция во Франции, обеспечивающая электромобили энергией с помощью солнечной энергии.
Солнечные панели на Международной космической станции

Фотоэлектрическая энергия ( PV ) — это преобразование света в электричество с использованием полупроводниковых материалов , которые проявляют фотоэлектрический эффект — явление, изучаемое в физике , фотохимии и электрохимии . Фотоэлектрический эффект коммерчески используется для производства электроэнергии и в качестве фотосенсоров .

Фотоэлектрическая система использует солнечные модули , каждый из которых состоит из нескольких солнечных элементов , которые генерируют электроэнергию. Фотоэлектрические установки могут быть наземными, крышными, настенными или плавающими. Крепление можно закрепить или использовать солнечный трекер , чтобы следить за солнцем по небу.

Фотоэлектрические технологии помогают смягчить последствия изменения климата , поскольку они выделяют гораздо меньше углекислого газа, чем ископаемое топливо . Солнечная фотоэлектрическая система имеет определенные преимущества в качестве источника энергии: после установки ее работа не приводит к загрязнению окружающей среды или выбросам парниковых газов ; он демонстрирует масштабируемость в отношении потребностей в электроэнергии, а кремний широко доступен в земной коре, хотя другие материалы, необходимые для производства фотоэлектрических систем, такие как серебро, могут сдерживать дальнейший рост этой технологии. Другие основные выявленные ограничения включают конкуренцию за землепользование. [ 1 ] Использование фотоэлектрических систем в качестве основного источника требует систем хранения энергии или глобального распределения по высоковольтным линиям электропередачи постоянного тока, что приводит к дополнительным затратам, а также имеет ряд других специфических недостатков, таких как выработка переменной мощности, которую необходимо балансировать. Производство и установка действительно вызывают некоторое загрязнение и выбросы парниковых газов вызывает лишь небольшую часть выбросов , хотя ископаемое топливо . [ 2 ]

Фотоэлектрические системы уже давно используются в специализированных приложениях, поскольку автономные установки и фотоэлектрические системы, подключенные к сети, используются с 1990-х годов. [ 3 ] Фотоэлектрические модули впервые были произведены серийно в 2000 году, когда правительство Германии профинансировало программу строительства крыш на сто тысяч человек. [ 4 ] Снижение затрат позволило фотоэлектрическим системам стать источником энергии. Частично это было обусловлено масштабными инвестициями правительства Китая в развитие мощностей по производству солнечной энергии с 2000 года и достижением эффекта масштаба . Улучшения в технологии производства и эффективности также привели к снижению затрат. [ 5 ] [ 6 ] Чистые измерения и финансовые стимулы, такие как льготные тарифы на электроэнергию, вырабатываемую солнечной энергией, поддержали установку солнечных фотоэлектрических установок во многих странах. [ 7 ] Цены на панели упали в 4 раза в период с 2004 по 2011 год. Цены на модули упали примерно на 90% за 2010-е годы.

В 2022 году установленная мощность фотоэлектрических систем во всем мире увеличится до более чем 1 тераватт (ТВт), что покроет почти два процента мировой потребности в электроэнергии . [ 8 ] После гидроэнергетики и ветроэнергетики фотоэлектрические системы являются третьим источником возобновляемой энергии по мировой мощности. В 2022 году Международное энергетическое агентство ожидало роста более чем на 1 ТВт с 2022 по 2027 год. [ 9 ] В некоторых случаях фотоэлектрические системы предлагают самый дешевый источник электроэнергии в регионах с высоким солнечным потенциалом, при этом в 2023 году предлагается цена всего 0,015 доллара США за кВтч в Катаре . [ 10 ] В 2023 году Международное энергетическое агентство заявило в своем обзоре «World Energy Outlook» , что «[для] проектов с недорогим финансированием, использующих высококачественные ресурсы, солнечные фотоэлектрические системы теперь являются самым дешевым источником электроэнергии в истории». [ 11 ]

Этимология

[ редактировать ]

Термин «фотоэлектрическая энергия» происходит от греческого φῶς ( phōs ), означающего «свет», и от «вольта», единицы электродвижущей силы, вольта , который, в свою очередь, происходит от фамилии итальянского физика Алессандро Вольта , изобретателя аккумулятор ( электрохимический элемент ). Термин «фотоэлектрический» используется в английском языке с 1849 года. [ 12 ]

В 1989 году Министерство исследований Германии инициировало первую в истории программу финансирования фотоэлектрических крыш (2200 крыш). Программа под руководством Вальтера Сандтнера в Бонне, Германия. [ 13 ]

В 1994 году Япония последовала их примеру и провела аналогичную программу, установив 539 бытовых фотоэлектрических систем. [ 14 ] С тех пор многие страны продолжают производить и финансировать фотоэлектрические системы с экспоненциальной скоростью.

Солнечные батареи

[ редактировать ]
Солнечные элементы генерируют электроэнергию непосредственно из солнечного света .
Карта потенциала фотоэлектрической энергии
Карта потенциала фотоэлектрической энергии показывает, сколько кВтч электроэнергии можно произвести из отдельно стоящих модулей c-Si мощностью 1 кВт, оптимально наклоненных к экватору. Полученное среднее долгосрочное значение рассчитывается на основе данных о погоде как минимум за 10 последних лет.

Фотоэлектрические системы наиболее известны как метод производства электроэнергии с использованием солнечных элементов для преобразования энергии Солнца в поток электронов за счет фотоэлектрического эффекта . [ 15 ] [ 16 ]

Солнечные элементы производят электричество постоянного тока из солнечного света, которое можно использовать для питания оборудования или для подзарядки батарей . Первым практическим применением фотоэлектрических модулей было питание орбитальных спутников и других космических аппаратов , но сегодня большинство фотоэлектрических модулей используются для подключенных к сети систем выработки электроэнергии. В этом случае инвертор необходим для преобразования постоянного тока в переменный . Существует также меньший рынок автономных систем для удаленных жилищ, лодок , транспортных средств для отдыха , электромобилей , придорожных телефонов экстренной помощи, зондирования и катодной защиты трубопроводов дистанционного .

Для производства фотоэлектрической энергии используются солнечные модули, состоящие из ряда солнечных элементов, содержащих полупроводниковый материал. [ 17 ] Медные солнечные кабели соединяют модули (модульный кабель), массивы (массивный кабель) и подполя. Из-за растущего спроса на возобновляемые источники энергии производство солнечных элементов и фотоэлектрических батарей . в последние годы значительно продвинулось [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]

Элементы требуют защиты от окружающей среды и обычно плотно упакованы в солнечные модули.

Мощность фотоэлектрического модуля измеряется в стандартных условиях испытаний (STC) в «Вт п » ( пиковые ватты ). [ 21 ] Фактическая выходная мощность в конкретном месте может быть меньше или больше этого номинального значения в зависимости от географического положения, времени суток, погодных условий и других факторов. [ 22 ] солнечных фотоэлектрических батарей Коэффициент мощности обычно составляет менее 25%, если они не связаны с накопителями, что ниже, чем у многих других промышленных источников электроэнергии. [ 23 ]

Эффективность солнечных батарей

[ редактировать ]
Сообщенный график исследований солнечных элементов эффективности преобразования энергии с 1976 года ( Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии )

Эффективность солнечных батарей — это часть энергии в виде солнечного света, которая может быть преобразована с помощью фотогальваники в электричество с помощью солнечного элемента .

Эффективность солнечных элементов, используемых в фотоэлектрической системе , в сочетании с широтой и климатом определяет годовую выработку энергии системой. Например, солнечная панель с КПД 20% и площадью 1 м2. 2 будет производить 200 кВтч/год при стандартных условиях испытаний при воздействии солнечного излучения со значением солнечного излучения 1000 Вт/м в стандартных условиях испытаний. 2 по 2,74 часа в день. Обычно солнечные панели подвергаются воздействию солнечного света в течение более длительного времени в течение дня, но солнечное излучение составляет менее 1000 Вт/м. 2 большую часть дня. Солнечная панель может производить больше, когда Солнце находится высоко в небе Земли, и будет производить меньше в пасмурную погоду или когда Солнце находится низко в небе; зимой обычно Солнце находится ниже на небе.

Двумя зависящими от местоположения факторами, которые влияют на выход солнечной фотоэлектрической энергии, являются дисперсия и интенсивность солнечного излучения. Эти две переменные могут сильно различаться в разных странах. [ 24 ] Глобальные регионы с высокими уровнями радиации в течение года — это Ближний Восток, Северное Чили, Австралия, Китай и юго-запад США. [ 24 ] [ 25 ] В высокопроизводительной солнечной зоне, такой как центральный Колорадо, где годовая инсоляция составляет 2000 кВтч/м. 2 /год, [ 26 ] Ожидается, что панель будет производить 400 кВтч энергии в год. Однако в Мичигане, который получает всего 1400 кВтч/м2 2 /год, [ 26 ] годовая выработка энергии упадет до 280 кВтч для той же панели. В более северных европейских широтах выработка значительно ниже: годовая выработка электроэнергии в южной Англии при тех же условиях составляет 175 кВтч. [ 27 ]

Схема сбора заряда солнечными элементами. Свет проходит через прозрачный проводящий электрод, создавая пары электронов и дырок , которые собираются обоими электродами. Эффективность поглощения и сбора солнечной батареи зависит от конструкции прозрачных проводников и толщины активного слоя. [ 28 ]

На эффективность преобразования ячейки влияют несколько факторов, включая ее отражательную способность , термодинамическую эффективность , эффективность разделения носителей заряда , эффективность сбора носителей заряда и проводимости . значения эффективности [ 29 ] [ 28 ] Поскольку эти параметры может быть трудно измерить напрямую, вместо них измеряются другие параметры, включая квантовую эффективность , коэффициент напряжения холостого хода (V OC ) и коэффициент заполнения . Потери на отражение учитываются значением квантовой эффективности, поскольку они влияют на «внешнюю квантовую эффективность». Рекомбинационные потери учитываются значениями квантовой эффективности, отношения VOC и коэффициента заполнения. Резистивные потери в основном объясняются значением коэффициента заполнения, но также вносят вклад в значения квантовой эффективности и коэффициента V OC .

По состоянию на 2024 год мировой рекорд эффективности солнечных элементов составит 47,6%, установленный в мае 2022 года компанией Fraunhofer ISE с четырехпереходным концентрирующим фотоэлектрическим элементом (CPV) III-V. [ 30 ] Это побило предыдущий рекорд в 47,1%, установленный в 2019 году многопереходными солнечными элементами- концентраторами, разработанными в Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL) , Голден, Колорадо, США. [ 31 ] который был установлен в лабораторных условиях при чрезвычайно концентрированном свете. Рекорд в реальных условиях также принадлежит компании NREL, которая разработала ячейки с тройным соединением с проверенной эффективностью 39,5%. [ 32 ] [ 33 ]

Производительность и деградация

[ редактировать ]
Эта диаграмма иллюстрирует влияние облаков на производство солнечной энергии.

Производительность модуля обычно оценивается при стандартных условиях испытаний (STC): интенсивность излучения 1000 Вт/м. 2 , солнечный спектр AM 1,5 и температура модуля 25 °C. [ 34 ] Фактическое выходное напряжение и ток модуля изменяются по мере изменения условий освещения, температуры и нагрузки, поэтому никогда не существует одного конкретного напряжения, при котором работает модуль. Производительность варьируется в зависимости от географического положения, времени суток, дня года, количества солнечного излучения , направления и наклона модулей, облачности, затенения, загрязнения , состояния заряда и температуры. Производительность модуля или панели можно измерить в различные промежутки времени с помощью клещей постоянного тока или шунта и записать, построить график или диаграмму с помощью самописца или регистратора данных.

Для оптимальной работы солнечная панель должна состоять из одинаковых модулей, ориентированных в одном направлении, перпендикулярном прямому солнечному свету. Обходные диоды используются для обхода сломанных или затененных панелей и оптимизации выходного сигнала. Эти байпасные диоды обычно размещаются вдоль групп солнечных элементов для создания непрерывного потока. [ 35 ]

Электрические характеристики включают номинальную мощность (P MAX , измеряется в Вт ), напряжение холостого хода OC ), ток короткого замыкания (I SC , измеряется в амперах ), максимальное напряжение мощности (В MPP ), максимальную мощность тока (I MPP). ), пиковая мощность ( ватт-пик , Вт ) и эффективность модуля (%).

Напряжение холостого хода или V OC — это максимальное напряжение, которое модуль может производить, когда он не подключен к электрической цепи или системе. [ 36 ] V OC можно измерить вольтметром непосредственно на клеммах освещаемого модуля или на его отключенном кабеле.

Номинальная пиковая мощность, Вт p , представляет собой максимальную выходную мощность в стандартных условиях испытаний (а не максимально возможную выходную мощность). Типичные модули размером примерно 1 на 2 метра (3 х 7 футов) будут иметь мощность от 75 Вт до 600 Вт, в зависимости от их эффективности. Во время тестирования тестовые модули группируются в соответствии с результатами испытаний, и типичный производитель может оценивать свои модули с шагом 5 Вт и либо оценивать их как +/- 3%, +/- 5%, +3/ -0% или +5/-0%. [ 37 ] [ 38 ] [ 39 ]

Влияние температуры

[ редактировать ]

Производительность фотоэлектрического (PV) модуля зависит от условий окружающей среды, в основном от общей падающей освещенности G в плоскости модуля. Однако температура Т p–n-перехода влияет и на основные электрические параметры: ток короткого замыкания ISC, напряжение холостого хода VOC и максимальную мощность Pmax. В целом известно, что ЛОС обнаруживает значимую обратную корреляцию с Т, тогда как для ISC эта корреляция прямая, но более слабая, так что это увеличение не компенсирует снижение ЛОС. Как следствие, Pmax уменьшается с увеличением T. Эта корреляция между выходной мощностью солнечного элемента и рабочей температурой его перехода зависит от материала полупроводника и обусловлена ​​влиянием Т на концентрацию, время жизни и подвижность собственных носителей заряда, т. е. электронов и запрещенных зон. внутри фотоэлектрического элемента.

Температурная чувствительность обычно описывается температурными коэффициентами, каждый из которых выражает производную параметра, к которому он относится, по температуре перехода. Значения этих параметров, которые можно найти в любом паспорте фотоэлектрического модуля, следующие:

  • β: коэффициент вариации ЛОС по отношению к Т, определяемый как ∂ЛОС/∂Т.
  • α: Коэффициент вариации ISC относительно T, определяемый как ∂ISC/∂T.
  • δ: Коэффициент изменения Pmax по отношению к T, определяемый как ∂Pmax/∂T.

Методики оценки этих коэффициентов по экспериментальным данным можно найти в литературе. [ 40 ]

Деградация

[ редактировать ]

Способность солнечных модулей противостоять дождю, граду , сильной снеговой нагрузке и циклам жары и холода варьируется в зависимости от производителя, хотя большинство солнечных панелей на рынке США внесены в список UL, что означает, что они прошли испытания на устойчивость к граду. [ 41 ]

Потенциально-индуцированная деградация (также называемая ПИД) — это потенциально-индуцированное ухудшение характеристик кристаллических фотоэлектрических модулей, вызванное так называемыми блуждающими токами. [ 42 ] Этот эффект может привести к потере мощности до 30%. [ 43 ]

Самой большой проблемой для фотоэлектрических технологий является закупочная цена за ватт произведенной электроэнергии. Достижения в области фотоэлектрических технологий привели к процессу «легирования» кремниевой подложки для снижения энергии активации, что делает панель более эффективной в преобразовании фотонов в возвращаемые электроны. [ 44 ]

Такие химические вещества, как бор (p-типа), применяются в кристалле полупроводника, чтобы создать донорные и акцепторные энергетические уровни существенно ближе к валентной и проводящей зонам. [ 45 ] При этом добавка примеси бора позволяет снизить энергию активации в 20 раз с 1,12 эВ до 0,05 эВ. Поскольку разность потенциалов (E B ) настолько мала, бор способен термически ионизироваться при комнатной температуре. Это позволяет использовать свободные носители энергии в зонах проводимости и валентной зоне, тем самым обеспечивая большее преобразование фотонов в электроны.

Выходная мощность фотоэлектрического (PV) устройства со временем уменьшается. Это уменьшение связано с воздействием солнечной радиации, а также других внешних условий. Индекс деградации, который определяется как годовой процент потери выходной мощности, является ключевым фактором, определяющим долгосрочную производительность фотоэлектрической установки. Чтобы оценить это ухудшение, процент снижения связан с каждым из электрических параметров. Индивидуальная деградация фотоэлектрического модуля может существенно повлиять на производительность всей цепочки. Более того, не все модули в одной установке снижают свою производительность с одинаковой скоростью. Учитывая набор модулей, подвергающихся длительному воздействию внешних условий, необходимо учитывать индивидуальную деградацию основных электрических параметров и увеличение их дисперсии. Поскольку каждый модуль имеет тенденцию к деградации по-разному, поведение модулей со временем будет все более различаться, что отрицательно скажется на общей производительности установки.

В литературе имеется несколько исследований, посвященных анализу снижения мощности модулей на основе различных фотоэлектрических технологий. Согласно недавнему исследованию, [ 46 ] Деградация модулей кристаллического кремния очень регулярна и колеблется от 0,8% до 1,0% в год.

С другой стороны, если проанализировать работу тонкопленочных фотоэлектрических модулей, наблюдается начальный период сильной деградации (который может длиться от нескольких месяцев до двух лет), за которым следует более поздняя стадия, на которой деградация стабилизируется, т.е. тогда сравнимо с таковым у кристаллического кремния. [ 47 ] В таких тонкопленочных технологиях также наблюдаются сильные сезонные колебания, поскольку влияние солнечного спектра гораздо сильнее. Например, для модулей из аморфного кремния, микроморфного кремния или теллурида кадмия речь идет о годовых темпах деградации в течение первых лет от 3% до 4%. [ 48 ] Однако другие технологии, такие как CIGS, демонстрируют гораздо более низкие темпы деградации даже в те первые годы.

Производство фотоэлектрических систем

[ редактировать ]

В целом производственный процесс создания солнечных фотоэлектрических систем прост, поскольку не требует создания множества сложных или движущихся частей. Из-за твердотельной природы фотоэлектрических систем они часто имеют относительно длительный срок службы, от 10 до 30 лет. Чтобы увеличить электрическую мощность фотоэлектрической системы, производитель должен просто добавить больше фотоэлектрических компонентов. По этой причине для производителей важна экономия на масштабе, поскольку затраты снижаются с увеличением выпуска. [ 49 ]

Несмотря на то, что существует множество типов фотоэлектрических систем, которые известны своей эффективностью, на долю фотоэлектрических систем из кристаллического кремния в 2013 году приходилось около 90% мирового производства фотоэлектрических систем. Производство кремниевых фотоэлектрических систем состоит из нескольких этапов. Сначала поликремний перерабатывается из добытого кварца до тех пор, пока он не станет очень чистым (полупроводниковый). Он расплавляется при небольших количеств бора добавлении , элемента группы III, для создания полупроводника p-типа, богатого электронными дырками. Обычно с использованием затравочного кристалла слиток этого раствора выращивают из жидкого поликристалла. Слиток также можно отлить в форму. Пластины этого полупроводникового материала вырезаются из основного материала проволочными пилами, а затем подвергаются травлению поверхности перед очисткой. Затем пластины помещаются в печь для осаждения фосфора из паровой фазы, в которой наносится очень тонкий слой фосфора, элемента V группы, который создает полупроводниковую поверхность n-типа. Для уменьшения потерь энергии на поверхность вместе с электрическими контактами нанесено антибликовое покрытие. После завершения монтажа элементы соединяются по электрической схеме в соответствии с конкретным применением и подготавливаются к транспортировке и установке. [ 50 ]

Экологические затраты производства

[ редактировать ]

Солнечная фотоэлектрическая энергия не является полностью «чистой энергией»: производство приводит к выбросам парниковых газов, материалы, используемые для создания элементов, потенциально неэкологичны и в конечном итоге исчерпают себя, в технологии используются токсичные вещества, которые вызывают загрязнение окружающей среды, и не существует жизнеспособных технологий по переработке солнечной энергии. напрасно тратить. [ 51 ] Данные, необходимые для изучения их воздействия, иногда подвержены довольно большой степени неопределенности. Например, стоимость человеческого труда и потребления воды точно не оценивается из-за отсутствия систематического и точного анализа в научной литературе. [ 1 ] Одна из трудностей при определении эффектов, вызванных фотоэлектрическими энергиями, заключается в определении того, выбрасываются ли отходы в воздух, воду или почву на этапе производства. [ 52 ] Оценки жизненного цикла , которые учитывают все различные воздействия на окружающую среду, начиная от потенциала глобального потепления , загрязнения, истощения водных ресурсов и других, недоступны для фотоэлектрических систем. Вместо этого в исследованиях пытались оценить влияние и потенциальное воздействие различных типов фотоэлектрических систем, но эти оценки обычно ограничиваются простой оценкой энергетических затрат при производстве и/или транспортировке , поскольку это новые технологии и общее воздействие их компонентов на окружающую среду. и методы утилизации неизвестны даже для коммерчески доступных солнечных элементов первого поколения , не говоря уже об экспериментальных прототипах, не имеющих коммерческой жизнеспособности. [ 53 ]

Таким образом, оценки воздействия фотоэлектрических систем на окружающую среду были сосредоточены на эквиваленте углекислого газа на кВтч или времени окупаемости энергии (EPBT). EPBT описывает период времени, который должен работать фотоэлектрическая система, чтобы выработать то же количество энергии, которое было использовано для ее производства. [ 54 ] Другое исследование включает затраты на транспортную энергию в EPBT. [ 55 ] В другом исследовании, которое также включало затраты на установку, EPBT также был определен совершенно по-другому, как «время, необходимое для компенсации общего объема возобновляемой и невозобновляемой первичной энергии, необходимой в течение жизненного цикла фотоэлектрической системы». [ 56 ] Эта амортизация энергии, выраженная в годах, также называется окупаемости энергии временем . [ 57 ] Чем ниже EPBT, тем ниже экологические затраты солнечной энергии . EPBT во многом зависит от места установки фотоэлектрической системы (например, количества доступного солнечного света и эффективности электрической сети). [ 55 ] и от типа системы, а именно от ее компонентов. [ 54 ]

Обзор оценок EPBT для фотоэлектрических систем первого и второго поколения, проведенный в 2015 году, показал, что существуют большие различия во встроенной энергии, чем в эффективности ячеек, подразумевая, что в основном это встроенная энергия, которую необходимо уменьшить, чтобы добиться большего снижения EPBT. [ 58 ]

В целом, наиболее важным компонентом солнечных панелей, на который приходится большая часть энергопотребления и выбросов парниковых газов, является переработка поликремния. [ 54 ] Какой процент EPBT от этого кремния зависит от типа системы. Полностью автономная система требует дополнительных компонентов («Баланс системы», силовые инверторы , накопители и т. д.), которые значительно увеличивают затраты энергии на производство, но в простой системе на крыше около 90% стоимости энергии приходится на кремний. остальная часть поступает от инверторов и корпуса модуля. [ 54 ]

В анализе Alsema et al . с 1998 года время окупаемости энергии для прежней системы в 1997 году превышало 10 лет, тогда как для стандартной системы на крыше EPBT рассчитывался как от 3,5 до 8 лет. [ 54 ] [ 59 ]

EPBT тесно связан с концепциями чистого прироста энергии (NEG) и возврата энергии за вложенную энергию (EROI). Оба они используются в экономике энергетики и относятся к разнице между энергией, затраченной на сбор источника энергии, и количеством энергии, полученной от этого сбора. NEG и EROI также учитывают срок службы фотоэлектрической системы, и обычно предполагается, что срок службы составляет от 25 до 30 лет. На основании этих показателей время окупаемости энергии . путем расчета можно определить [ 60 ] [ 61 ]

Улучшения EPBT

[ редактировать ]

Фотоэлектрические системы, использующие кристаллический кремний, а большинство систем, используемых на практике, имеют такой высокий EPBT, поскольку кремний производится путем восстановления высококачественного кварцевого песка в электрических печах . кокса Этот процесс плавки происходит при высоких температурах, превышающих 1000 °C, и является очень энергоемким: на каждый произведенный килограмм кремния расходуется около 11 киловатт-часов (кВтч). [ 62 ] Энергетические потребности этого процесса делают стоимость энергии на единицу произведенного кремния относительно неэластичной, а это означает, что сам производственный процесс не станет более эффективным в будущем.

Тем не менее, время окупаемости энергии значительно сократилось за последние годы, поскольку кристаллические кремниевые элементы стали все более эффективно преобразовывать солнечный свет, а толщина материала пластины постоянно уменьшалась и, следовательно, для ее изготовления требовалось меньше кремния. За последние десять лет количество кремния, используемого для солнечных элементов, снизилось с 16 до 6 граммов на пиковый ватт . За тот же период толщина пластины c-Si была уменьшена с 300 мкм или микрон примерно до 160–190 мкм. Технологии распиловки слитков кристаллического кремния на пластины также улучшились за счет уменьшения потерь при пропиле и упрощения переработки кремниевых опилок. [ 63 ] [ 64 ]

Ключевые параметры эффективности использования материалов и энергии
Параметр Моно-Си CdTe
Эффективность ячейки 16.5% 15.6%
Снижение мощности ячейки до эффективности модуля 8.5% 13.9%
Эффективность модуля 15.1% 13.4%
Толщина пластины/толщина слоя 190 мкм 4,0 мкм
Потеря выреза 190 мкм
Серебро за ячейку 9,6 г/м 2
Толщина стекла 4,0 мм 3,5 мм
Срок эксплуатации 30 лет 30 лет
Источник: IEA-PVPS , Оценка жизненного цикла, март 2015 г. [ 65 ]

Эффекты от фотоэлектрических систем первого поколения

[ редактировать ]

Модули из кристаллического кремния являются наиболее широко изученным типом фотоэлектрических модулей с точки зрения LCA, поскольку они наиболее часто используются. Фотоэлектрические системы из монокристаллического кремния (моно-си) имеют средний КПД 14,0%. [ 66 ] Ячейки имеют тенденцию следовать структуре переднего электрода, антиотражающей пленки, n-слоя, p-слоя и заднего электрода, при этом солнце падает на передний электрод. ЭПБТ составляет от 1,7 до 2,7 лет. [ 67 ] Относительное соотношение CO 2 -экв/кВтч составляет от 37,3 до 72,2 грамма при установке в Южной Европе. [ 68 ]

Методы производства фотоэлектрических элементов из мультикристаллического кремния (multi-si) проще и дешевле, чем mono-si, однако, как правило, они производят менее эффективные элементы, в среднем на 13,2%. [ 66 ] ЭПБТ составляет от 1,5 до 2,6 лет. [ 67 ] При установке в Южной Европе соотношение CO 2 -экв/кВтч составляет от 28,5 до 69 граммов. [ 68 ]

Если предположить, что следующие страны имеют высококачественную сетевую инфраструктуру, как в Европе, в 2020 году было подсчитано, что в Оттаве , Канада, фотоэлектрической системе на крыше потребуется 1,28 года, чтобы произвести такое же количество энергии, которое требуется для производства кремния в модули в нем (без учета серебра, стекла, креплений и других компонентов) — 0,97 года в Катании , Италия , и 0,4 года в Джайпуре , Индия. За пределами Европы, где чистая эффективность сети ниже, это займет больше времени. Это « время окупаемости энергии » можно рассматривать как часть времени в течение полезного срока службы модуля, в течение которого производство энергии является загрязняющим. В лучшем случае это означает, что 30-летняя панель производит чистую энергию в течение 97% своего срока службы или что кремний в модулях солнечной панели производит на 97% меньше выбросов парниковых газов, чем угольная электростанция за тот же период. количество энергии (предполагая и игнорируя многие вещи). [ 55 ] Некоторые исследования выходили за рамки EPBT и GWP и рассматривали другие экологические последствия. В одном из таких исследований традиционная структура энергетики в Греции сравнивалась с фотоэлектрическими мульти-си и обнаружила общее снижение на 95% таких эффектов, как канцерогены, экотоксичность, подкисление, эвтрофикацию и одиннадцать других. [ 69 ]

Влияние фотоэлектрических систем второго поколения

[ редактировать ]

Теллурид кадмия (CdTe) — один из наиболее быстро развивающихся солнечных элементов на основе тонких пленок , известных под общим названием «устройства второго поколения». Это новое тонкопленочное устройство также имеет те же ограничения производительности ( предел эффективности Шокли-Кейсера ), что и обычные кремниевые устройства, но обещает снизить стоимость каждого устройства за счет снижения потребления материалов и энергии во время производства. В 2008 году доля CdTe на мировом рынке составила 4,7%. [ 52 ] Самый высокий КПД преобразования энергии этой технологии составляет 21%. [ 70 ] Структура ячейки включает стеклянную подложку (около 2 мм), прозрачный проводящий слой, буферный слой CdS (50–150 нм), поглотитель CdTe и металлический контактный слой.

Фотоэлектрические системы CdTe требуют меньших затрат энергии при производстве, чем другие коммерческие фотоэлектрические системы на единицу производства электроэнергии. Среднее содержание CO 2 -экв/кВтч составляет около 18 граммов (от колыбели до ворот). CdTe имеет самый быстрый EPBT из всех коммерческих фотоэлектрических технологий, который варьируется от 0,3 до 1,2 года. [ 71 ]

Эффекты от фотоэлектрических систем третьего поколения

[ редактировать ]

Фотоэлектрические батареи третьего поколения созданы для того, чтобы объединить преимущества устройств первого и второго поколения, и у них нет предела Шокли-Кейссера , теоретического предела для фотоэлектрических элементов первого и второго поколения. Толщина устройства третьего поколения составляет менее 1 мкм. [ 72 ]

Двумя новыми многообещающими технологиями производства тонких пленок являются сульфид меди, цинка и олова (Cu 2 ZnSnS 4 или CZTS), [ 53 ] фосфид цинка (Zn 3 P 2 ) [ 53 ] и одностенные углеродные нанотрубки (ОУНТ). [ 73 ] Эти тонкие пленки в настоящее время производятся только в лаборатории, но в будущем могут быть коммерциализированы. Ожидается, что процессы производства CZTS и (Zn 3 P 2 ) будут аналогичны технологиям современных тонкопленочных технологий CIGS и CdTe соответственно. Ожидается, что поглотительный слой SWCNT PV будет синтезирован методом CoMoCAT. [ 74 ] В отличие от устоявшихся тонких пленок, таких как CIGS и CdTe, CZTS, Zn 3 P 2 и SWCNT, фотоэлектрические фотоэлектрические устройства изготовлены из распространенных в земле нетоксичных материалов и потенциально могут производить больше электроэнергии в год, чем текущее мировое потребление. [ 75 ] [ 76 ] Хотя CZTS и Zn 3 P 2 по этим причинам являются многообещающими, конкретные экологические последствия их коммерческого производства еще не известны. Потенциал глобального потепления CZTS и Zn 3 P 2 составил 38 и 30 грамм CO 2 -экв/кВтч, тогда как их соответствующие EPBT были обнаружены через 1,85 и 0,78 года соответственно. [ 53 ] В целом, CdTe и Zn 3 P 2 оказывают схожее воздействие на окружающую среду, но могут немного превосходить CIGS и CZTS. [ 53 ] Исследование воздействия фотоэлектрических элементов из ОУНТ на окружающую среду, проведенное Челиком и др., включая существующее устройство с КПД 1% и теоретическое устройство с КПД 28%, показало, что по сравнению с монокристаллическим кремнием воздействие на окружающую среду от 1% ОУНТ было примерно в 18 раз выше из-за в основном из-за короткого срока службы в три года. [ 73 ]

Экономика

[ редактировать ]

Источник: Санни [ 77 ]

За прошедшие годы произошли серьезные изменения в базовых затратах, структуре отрасли и рыночных ценах на технологии солнечной фотоэлектрической энергии, и получение целостной картины изменений, происходящих во всей отраслевой цепочке создания стоимости во всем мире, является непростой задачей. Это связано с: «быстротой изменений затрат и цен, сложностью цепочки поставок фотоэлектрических систем, которая включает в себя большое количество производственных процессов, балансом системы (BOS) и затратами на установку, связанными с полными фотоэлектрическими системами, выбором различные каналы распределения и различия между региональными рынками, на которых используется фотоэлектрическая энергия». Дополнительные сложности возникают из-за множества различных инициатив политической поддержки, которые были реализованы для облегчения коммерциализации фотоэлектрической энергии в различных странах. [ 3 ]

Технологии возобновляемых источников энергии в целом стали дешевле с момента их изобретения. [ 78 ] [ 79 ] [ 80 ] Возобновляемые энергетические системы стали дешевле строить, чем электростанции, работающие на ископаемом топливе, во многих странах мира, в частности, благодаря достижениям в области технологий ветровой и солнечной энергии. [ 81 ]

Стоимость оборудования

[ редактировать ]
Закон Суонсона, гласящий, что цены на солнечные модули падают примерно на 20% при каждом удвоении установленной мощности, определяет « скорость обучения » солнечной фотоэлектрической энергии. [ 82 ]

В 1977 году цены на солнечные элементы из кристаллического кремния составляли 76,67 доллара за Вт. [ 83 ]

Хотя оптовые цены на модули оставались неизменными на уровне от 3,50 до 4,00 долларов США за Вт в начале 2000-х годов из-за высокого спроса в Германии и Испании, вызванного щедрыми субсидиями и нехваткой поликремния, спрос упал с резким прекращением субсидий в Испании после рыночного краха 2008 года. и цена быстро упала до 2 долларов США за Вт. Производителям удалось сохранить положительную операционную рентабельность, несмотря на 50-процентное падение доходов благодаря инновациям и сокращению затрат. В конце 2011 года заводские цены на фотоэлектрические модули из кристаллического кремния внезапно упали ниже отметки в 1 доллар США за Вт, что застало многих представителей отрасли врасплох и привело к банкротству ряда компаний-производителей солнечной энергии по всему миру. Стоимость $1,00/Вт часто рассматривается в фотоэлектрической отрасли как достижение сетевого паритета для фотоэлектрических систем, но большинство экспертов не верят, что эта цена является устойчивой. Технологические достижения, усовершенствование производственного процесса и реструктуризация отрасли могут означать, что дальнейшее снижение цен возможно. [ 3 ] Средняя розничная цена солнечных элементов, по данным группы Solarbuzz, в течение 2011 года упала с $3,50/ватт до $2,43/ватт. [ 84 ] В 2013 году оптовые цены упали до $0,74/Вт. [ 83 ] Это было приведено в качестве доказательства в поддержку « закона Свонсона », наблюдения, аналогичного знаменитому закону Мура , который утверждает, что цены на солнечные элементы падают на 20% при каждом удвоении производственных мощностей. [ 83 ] Институт Фраунгофера определяет «скорость обучения» как падение цен по мере удвоения совокупного производства, примерно на 25% в период с 1980 по 2010 год. Хотя цены на модули быстро упали, текущие цены на инверторы падали гораздо меньшими темпами, и в В 2019 году они составляют более 61% стоимости кВт по сравнению с четвертью в начале 2000-х годов. [ 55 ]

Обратите внимание, что цены, упомянутые выше, относятся к «голым» модулям. Другой способ определения цен на модули — включить затраты на установку. В США, по данным Ассоциации производителей солнечной энергии, цена установленных на крыше фотоэлектрических модулей для домовладельцев упала с 9,00 долларов США/Вт в 2006 году до 5,46 долларов США/Вт в 2011 году. С учетом цен, уплачиваемых промышленными установками, национальная цена установки упала до 3,45 долларов США. /В. Это заметно выше, чем в других странах мира: в Германии стоимость установки домовладельцев на крыше в среднем составляет 2,24 доллара США за Вт. Считается, что разница в стоимости в первую очередь основана на более высоком нормативном бремени и отсутствии национальной солнечной политики в США. [ 85 ]

К концу 2012 года стоимость производства самых дешевых модулей у китайских производителей составляла 0,50 доллара США/Вт. [ 86 ] На некоторых рынках дистрибьюторы этих модулей могут заработать значительную прибыль, покупая по заводской цене и продавая по самой высокой цене, которую может поддерживать рынок («ценообразование на основе стоимости»). [ 3 ] В Калифорнии фотоэлектрическая энергия достигла сетевого паритета в 2011 году, который обычно определяется как затраты на производство фотоэлектрической энергии на уровне или ниже розничных цен на электроэнергию (хотя часто все еще выше цен электростанций на угольную или газовую генерацию без учета их распределения и других затрат). [ 87 ] В 2014 году сетевой паритет был достигнут на 19 рынках. [ 88 ] [ 89 ]

К 2024 году массовое увеличение производства солнечных панелей в Китае привело к падению цен на модули до 0,11 доллара за Вт, что более чем на 90 процентов ниже цен 2011 года. [ 90 ]

Нормированная стоимость электроэнергии

[ редактировать ]
AWM Мюнхен ETFE Подушки-Фотогальваника

Нормированная стоимость электроэнергии (LCOE) — это стоимость за кВтч, основанная на затратах, распределенных на протяжении всего срока действия проекта, и считается лучшим показателем для расчета жизнеспособности, чем цена за мощность. LCOE сильно различаются в зависимости от местоположения. [ 3 ] LCOE можно считать минимальной ценой, которую потребители должны будут заплатить коммунальной компании, чтобы она могла окупиться от инвестиций в новую электростанцию. [ 5 ] Паритет сети примерно достигается, когда LCOE падает до цены, аналогичной цене обычных местных сетей, хотя на самом деле расчеты не сопоставимы напрямую. [ 91 ] Крупные промышленные фотоэлектрические установки достигли сетевого паритета в Калифорнии в 2011 году. [ 80 ] [ 91 ] В то время считалось, что до паритета сетей для систем на крышах еще далеко. [ 91 ] Многие расчеты LCOE не считаются точными, и требуется большое количество допущений. [ 3 ] [ 91 ] Цены на модули могут еще больше упасть, и LCOE для солнечной энергии может соответственно упасть в будущем. [ 92 ]

Поскольку потребности в энергии растут и падают в течение дня, а солнечная энергия ограничена тем фактом, что солнце садится, компании, занимающиеся солнечной энергетикой, также должны учитывать дополнительные затраты на поставку более стабильных альтернативных источников энергии в сеть, чтобы обеспечить стабилизировать систему или каким-то образом сохранить энергию (современная технология аккумуляторов не может хранить достаточно энергии). Эти затраты не учитываются в расчетах LCOE, а также не учитываются специальные субсидии или премии, которые могут сделать покупку солнечной энергии более привлекательной. [ 5 ] Серьезной проблемой является ненадежность и временные колебания в производстве солнечной и ветровой энергии. Слишком большое количество этих нестабильных источников энергии может вызвать нестабильность всей сети. [ 93 ]

По состоянию на 2017 год цены по соглашениям о покупке электроэнергии для солнечных электростанций ниже 0,05 доллара за кВтч являются обычным явлением в Соединенных Штатах, а самые низкие цены в некоторых странах Персидского залива составляли около 0,03 доллара за кВтч. [ 94 ] Цель Министерства энергетики США — добиться приведенной стоимости энергии для солнечных фотоэлектрических систем на уровне 0,03 доллара за кВтч для коммунальных предприятий. [ 95 ]

Субсидии и финансирование

[ редактировать ]

Финансовые стимулы для фотоэлектрической энергетики , такие как «зеленые тарифы » (FIT), часто предлагались потребителям электроэнергии для установки и эксплуатации солнечных электрогенерирующих систем, а в некоторых странах такие субсидии являются единственным способом, с помощью которого фотоэлектрическая энергия может оставаться экономически прибыльной. В Германии субсидии FIT обычно примерно на 0,13 евро превышают обычную розничную цену за кВтч (0,05 евро). [ 96 ] PV FIT сыграли решающую роль в освоении отрасли и по состоянию на 2011 год были доступны потребителям в более чем 50 странах. Германия и Испания были наиболее важными странами в плане предоставления субсидий для фотоэлектрических систем, и политика этих стран стимулировала спрос на фотоэлектрические системы. прошлое. [ 3 ] Некоторые американские компании-производители солнечных элементов неоднократно жаловались, что снижение цен на фотоэлектрические модули было достигнуто за счет субсидий правительства Китая и демпинга этой продукции по ценам ниже справедливых рыночных. Американские производители обычно рекомендуют устанавливать высокие тарифы на зарубежные поставки, чтобы они могли оставаться прибыльными. В ответ на эти опасения администрация Обамы в 2012 году начала вводить пошлины на американских потребителей этой продукции, чтобы поднять цены для отечественных производителей. [ 3 ] Однако США также субсидируют эту отрасль, предлагая потребителям 30% федеральную налоговую льготу на покупку модулей. На Гавайях федеральные субсидии и субсидии штата позволяют сократить до двух третей затрат на установку. [ 85 ]

Некоторые защитники окружающей среды продвигают идею о том, что государственные стимулы следует использовать для расширения промышленности по производству фотоэлектрических систем, чтобы гораздо быстрее снизить затраты на электроэнергию, вырабатываемую фотоэлектрическими модулями, до уровня, на котором она сможет конкурировать с ископаемым топливом на свободном рынке. Это основано на теории, согласно которой, когда производственные мощности удвоятся, эффект масштаба приведет к падению цен на солнечную продукцию вдвое. [ 5 ]

Во многих странах отсутствует доступ к капиталу для разработки фотоэлектрических проектов. Чтобы решить эту проблему, секьюритизация для ускорения развития проектов солнечной фотоэлектрической энергетики. была предложена [ 87 ] [ 97 ] Например, в 2013 году SolarCity предложила первую в США ценную бумагу, обеспеченную активами в солнечной отрасли. [ 98 ]

Фотоэлектрическая энергия также генерируется в течение дня, близкого к пиковому спросу (предшествующего ему) в электроэнергетических системах с интенсивным использованием систем кондиционирования воздуха. Поскольку крупномасштабная фотоэлектрическая работа требует резервного копирования в виде вращающихся резервов, ее предельная стоимость генерации в середине дня обычно самая низкая, но не равна нулю, когда фотоэлектрическая энергия вырабатывает электроэнергию. Это можно увидеть на рисунке 1 настоящей статьи: [ 99 ] В жилых домах с частными фотоэлектрическими установками, подключенными к сети, владелец может заработать дополнительные деньги, если включить время выработки, поскольку электроэнергия днем ​​стоит дороже, чем ночью. [ 100 ]

В 2012 году один журналист предположил, что, если бы счета американцев за электроэнергию были вынуждены повыситься за счет введения дополнительного налога в размере 50 долларов США за тонну на выбросы углекислого газа от угольных электростанций, это могло бы позволить солнечной фотоэлектрической энергии стать более конкурентоспособной по цене для потребителей в большинстве стран мира. локации. [ 84 ]

Мировой рост фотоэлектрической энергии на полулогарифмическом участке с 1992 года.

Солнечная фотоэлектрическая энергия сформировала самый крупный объем исследований среди семи типов устойчивой энергии, рассмотренных в глобальном библиометрическом исследовании, при этом годовой научный объем вырос с 9094 публикаций в 2011 году до 14 447 публикаций в 2019 году. [ 101 ]

Аналогичным образом, быстро растет применение солнечной фотоэлектрической энергии, и в апреле 2022 года установленная мощность во всем мире достигла одного тераватта. [ 102 ] Общая выработка фотоэлектрических мощностей в мире за календарный год в настоящее время превышает 500 ТВтч электроэнергии. Это составляет 2% мирового спроса на электроэнергию. Более 100 стран , таких как Бразилия и Индия , используют солнечные фотоэлектрические системы. [ 103 ] [ 104 ] За Китаем следуют США и Япония , а темпы установки установок в Германии , которая когда-то была крупнейшим производителем в мире, замедляются.

В 2019 году Гондурас произвел самый высокий процент своей энергии за счет солнечной энергии — 14,8%. [ 105 ] По состоянию на 2019 год Вьетнам имеет самую высокую установленную мощность в Юго-Восточной Азии - около 4,5 ГВт. [ 106 ] Годовой уровень установки около 90 Вт на душу населения в год ставит Вьетнам в число мировых лидеров. [ 106 ] Щедрые льготные тарифы (FIT) и политика государственной поддержки, такая как освобождение от налогов, стали ключом к бума солнечной фотоэлектрической энергии во Вьетнаме. В число основных движущих сил входят желание правительства повысить энергетическую самодостаточность и требования общественности к качеству местной окружающей среды. [ 106 ]

Ключевым барьером является ограниченная пропускная способность сети электропередачи. [ 106 ]

По данным Международного энергетического агентства, Китай обладает крупнейшими в мире мощностями солнечной энергетики: в 2022 году установленная мощность составит 390 ГВт по сравнению с примерно 200 ГВт в Европейском Союзе. [ 107 ] Другие страны с крупнейшими в мире мощностями солнечной энергетики включают США, Японию и Германию.

Топ-20 фотоэлектрических стран в 2022 г. (МВт)
Установленная и общая мощность солнечной энергии в 2022 г. (МВт) [ 108 ]
# Нация Общая мощность Добавленная мощность
1 Китай Китай 393,000 86,100
2 Соединенные Штаты Соединенные Штаты 113,000 17,800
3 Япония Япония 78,800 4,600
4 Германия Германия 66,600 8,100
5 Индия Индия 63,100 13,500
6 Австралия Австралия 26,800 7,700
7 Италия Италия 25,100 2,400
8 Бразилия Бразилия 24,100 9,900
9 Южная Корея Южная Корея 21,000 2,800
10 Испания Испания 20,500 4,600
11 Нидерланды Нидерланды 19,100 4,200
12 Вьетнам Вьетнам 18,500 1,800
13 Франция Франция 17,400 2,700
14 Великобритания Великобритания 14,400 720
15 Польша Польша 11,200 4,900
16 Тайвань Тайвань 9,700 2,000
17 Турция Турция 9,400 1,600
18 Мексика Мексика 9,000 2,000
19 Украина Украина 8,100 0
20 Бельгия Бельгия 6,900 310

Данные: отчет МЭА-PVPS о глобальных фотоэлектрических рынках за 2023 год , апрель 2023 года. [ 108 ]
также см. в разделе «Солнечная энергия по странам». Полный и постоянно обновляемый список

В 2017 году считалось вероятным, что к 2030 году глобальная установленная мощность фотоэлектрических систем может составить от 3000 до 10 000 ГВт. [ 94 ] В 2010 году Гринпис заявил, что к 2030 году 1845 ГВт фотоэлектрических систем по всему миру смогут генерировать около 2646 ТВтч электроэнергии в год, а к 2050 году более 20% всей электроэнергии будет производиться с помощью фотоэлектрических систем. [ 109 ]

Приложения

[ редактировать ]

Существует множество практических применений использования солнечных панелей или фотогальваники, охватывающих все технологические области под солнцем. От полей сельскохозяйственной промышленности в качестве источника энергии для орошения до его использования в отдаленных медицинских учреждениях для охлаждения медикаментов. Другие приложения включают производство электроэнергии в различных масштабах и попытки интегрировать их в дома и общественную инфраструктуру. Фотоэлектрические модули используются в фотоэлектрических системах и включают в себя большое разнообразие электрических устройств.

Фотоэлектрические системы

[ редактировать ]

Фотоэлектрическая система или солнечная фотоэлектрическая система — это энергосистема, предназначенная для подачи полезной солнечной энергии с помощью фотоэлектрических элементов. Он состоит из нескольких компонентов, включая солнечные панели для поглощения и прямого преобразования солнечного света в электричество, солнечный инвертор для преобразования электрического тока с постоянного на переменный, а также монтажные, кабельные и другие электрические аксессуары. Фотоэлектрические системы варьируются от небольших, монтируемых на крыше или интегрированных в здания систем мощностью от нескольких до нескольких десятков киловатт коммунального масштаба мощностью до крупных электростанций в сотни мегаватт . В настоящее время большинство фотоэлектрических систем подключены к сети , в то время как автономные системы занимают лишь небольшую часть рынка.

Фотодатчики

[ редактировать ]

Фотосенсоры это датчики света . или другого электромагнитного излучения [ 110 ] Фотодетектор имеет p-n-переход , который преобразует световые фотоны в ток. Поглощенные фотоны образуют электрон-дырочные пары в области обеднения . Фотодиоды и фототранзисторы — вот несколько примеров фотодетекторов. Солнечные элементы преобразуют часть поглощаемой световой энергии в электрическую энергию.

Экспериментальная технология

[ редактировать ]

Фотоэлектрические элементы из кристаллического кремния являются лишь одним из типов фотоэлектрических систем, и, хотя они представляют собой большинство солнечных элементов, производимых в настоящее время, существует множество новых и многообещающих технологий, которые могут быть расширены для удовлетворения будущих потребностей в энергии. По состоянию на 2018 год технология кристаллических кремниевых элементов служит основой для нескольких типов фотоэлектрических модулей, включая монокристаллические, мультикристаллические, моно-PERC и двусторонние. [ 111 ]

Другая новая технология — тонкопленочные фотоэлектрические элементы — производятся путем нанесения полупроводниковых слоев перовскита , минерала с полупроводниковыми свойствами, на подложку в вакууме. Подложкой часто является стекло или нержавеющая сталь, и эти полупроводниковые слои изготовлены из многих типов материалов, включая теллурид кадмия (CdTe), диселенид меди-индия (CIS), диселенид меди-индия-галлия (CIGS) и аморфный кремний (a-Si). ). После осаждения на подложку полупроводниковые слои разделяются и соединяются электрической цепью посредством лазерного скрайбирования. [ 112 ] [ 113 ] Перовскитные солнечные элементы являются очень эффективным преобразователем солнечной энергии и обладают превосходными оптоэлектронными свойствами для фотоэлектрических целей, но их масштабирование от ячеек лабораторного размера до модулей большой площади все еще находится в стадии исследования. [ 114 ] Тонкопленочные фотоэлектрические материалы, возможно, станут привлекательными в будущем из-за меньших требований к материалам и стоимости производства модулей, состоящих из тонких пленок, по сравнению с пластинами на основе кремния. [ 115 ] В 2019 году университетские лаборатории Оксфорда, Стэнфорда и других стран сообщили о перовскитных солнечных элементах с эффективностью 20–25%. [ 116 ]

Селенид меди-индия-галлия (CIGS) представляет собой тонкопленочный солнечный элемент на основе семейства диселенида меди-индия (CIS) халькопиритовых полупроводников . CIS и CIGS часто используются как взаимозаменяемые в сообществе CIS/CIGS. Структура ячейки включает натриево-известковое стекло в качестве подложки, слой Mo в качестве заднего контакта, CIS/CIGS в качестве поглотительного слоя, сульфид кадмия (CdS) или Zn(S,OH)x в качестве буферного слоя и ZnO:Al в качестве буферного слоя. передний контакт. [ 117 ] CIGS составляет примерно 1/100 толщины традиционных кремниевых солнечных элементов. Материалы, необходимые для сборки, легко доступны и стоят дешевле на ватт солнечного элемента. Солнечные устройства на основе CIGS устойчивы к ухудшению производительности с течением времени и очень стабильны в полевых условиях.

Зарегистрированное потенциальное воздействие CIGS на глобальное потепление колеблется в пределах 20,5–58,8 граммов CO 2 -экв/кВтч электроэнергии, вырабатываемой при различных условиях солнечного облучения (от 1700 до 2200 кВтч/м2). 2 /год) и эффективность преобразования электроэнергии (7,8 – 9,12%). [ 118 ] ЭПБТ составляет от 0,2 до 1,4 года, [ 71 ] в то время как согласованное значение EPBT составило 1,393 года. [ 58 ] Токсичность является проблемой буферного слоя модулей CIGS, поскольку он содержит кадмий и галлий. [ 53 ] [ 119 ] Модули CIS не содержат тяжелых металлов.

Перовскитовые солнечные элементы

[ редактировать ]
Перовскитный солнечный элемент

Перовскитный солнечный элемент (PSC) — это тип солнечного элемента , который включает в себя соединение со структурой перовскита , чаще всего гибридный органо-неорганический материал на основе галогенида свинца или олова в качестве светособирающего активного слоя. [ 120 ] [ 121 ] Перовскитные материалы, такие как галогениды свинца метиламмония и полностью неорганический галогенид свинца цезия, дешевы в производстве и просты в производстве.

Эффективность солнечных элементов лабораторных устройств, использующих эти материалы, выросла с 3,8% в 2009 году. [ 122 ] до 25,7% в 2021 году в однопереходных архитектурах, [ 123 ] [ 124 ] а в тандемных элементах на основе кремния — до 29,8%, [ 123 ] [ 125 ] превышает максимальную эффективность, достигнутую в однопереходных кремниевых солнечных элементах. Таким образом, по состоянию на 2016 год перовскитные солнечные элементы были самой быстроразвивающейся солнечной технологией. . [ 120 ] Благодаря потенциалу достижения еще более высокой эффективности и очень низких производственных затрат перовскитные солнечные элементы стали коммерчески привлекательными. К основным проблемам и предметам исследований относятся их краткосрочная и долгосрочная стабильность. [ 126 ]

Сенсибилизированные красителем солнечные элементы

[ редактировать ]

Сенсибилизированные красителем солнечные элементы (DSC) — это новый тонкопленочный солнечный элемент. Эти солнечные элементы работают при окружающем освещении лучше, чем другие фотоэлектрические технологии. Они работают с поглощением света сенсибилизирующим красителем между двумя материалами, переносящими заряд. Краситель окружает TiO 2 наночастицы , находящиеся в спеченной сетке. [ 127 ] TiO 2 действует как зона проводимости в полупроводнике n-типа; каркас для украшенных молекул красителя и переносит выборы во время возбуждения. Для технологии TiO 2 DSC подготовка проб при высоких температурах очень эффективна, поскольку более высокие температуры обеспечивают более подходящие текстурные свойства. Другим примером ДСК является комплекс меди с Cu (II/I) в качестве окислительно-восстановительного челнока с TMBY (4,4',6,6'-тетраметил-2,2'-бипиридин). DSC показывают отличные результаты при искусственном и внутреннем освещении. В диапазоне от 200 до 2000 люкс эти элементы работают с максимальной эффективностью 29,7%. [ 128 ]

Однако были проблемы с ДСК, многие из которых происходят из-за жидкого электролита. Растворитель опасен и проникает в большинство пластиков. Поскольку он жидкий, он неустойчив к изменениям температуры, что приводит к замерзанию при низких температурах и расширению при высоких температурах, что приводит к поломке. [ 129 ] Еще одним недостатком является то, что солнечный элемент не идеален для крупномасштабного применения из-за его низкой эффективности. Некоторые из преимуществ ДСК заключаются в том, что его можно использовать при различных уровнях освещенности (включая облачные условия), он имеет низкую стоимость производства и не разрушается под воздействием солнечного света, что обеспечивает более длительный срок службы по сравнению с другими типами тонких пленок. солнечные элементы.

Другие возможные будущие фотоэлектрические технологии включают органическую, сенсибилизированную красителями и фотоэлектрическую энергетику на квантовых точках. [ 130 ] Органические фотоэлектрические элементы (OPV) относятся к категории тонкопленочных производств и обычно работают в диапазоне эффективности 12%, что ниже, чем 12–21%, обычно наблюдаемые у фотоэлектрических модулей на основе кремния. Поскольку органические фотоэлектрические элементы требуют очень высокой чистоты и относительно реакционноспособны, их необходимо инкапсулировать, что значительно увеличивает стоимость производства и означает, что их невозможно масштабировать. Сенсибилизированные красителем PV аналогичны по эффективности OPV, но их значительно проще производить. Однако эти фотоэлектрические элементы, сенсибилизированные красителями, создают проблемы при хранении, поскольку жидкий электролит токсичен и потенциально может проникать в пластик, используемый в элементе. Солнечные элементы на квантовых точках обрабатываются в растворе, что означает, что они потенциально масштабируемы, но в настоящее время их максимальная эффективность составляет 12%. [ 114 ]

Органические и полимерные фотоэлектрические системы (ОПВ) — относительно новая область исследований. Традиционные слои структуры ячейки OPV состоят из полупрозрачного электрода, слоя блокировки электронов, туннельного перехода, слоя блокировки дырок, электрода, на прозрачный электрод которого попадает солнце. OPV заменяет серебро углеродом в качестве материала электродов, что снижает производственные затраты и делает их более экологически чистыми. [ 131 ] OPV отличаются гибкостью, малым весом и хорошо подходят для массового производства. [ 132 ] OPV использует «только широко распространенные элементы в сочетании с чрезвычайно низким содержанием энергии за счет очень низких температур обработки, используя только условия окружающей среды на простом печатном оборудовании, обеспечивающем время окупаемости энергии». [ 133 ] Текущая эффективность составляет 1–6,5%, [ 56 ] [ 134 ] однако теоретический анализ показывает многообещающую эффективность, превышающую 10%. [ 133 ]

Существует множество различных конфигураций OPV, в которых для каждого слоя используются разные материалы. Технология OPV конкурирует с существующими фотоэлектрическими технологиями с точки зрения EPBT, даже если в настоящее время они имеют более короткий срок эксплуатации. В исследовании 2013 года было проанализировано 12 различных конфигураций с эффективностью 2%, EPBT варьировался от 0,29 до 0,52 года на 1 м. 2 ПВ. [ 135 ] Среднее значение CO 2 -экв/кВтч для OPV составляет 54,922 грамма. [ 136 ]

Термофотовольтаика

[ редактировать ]

Термофотоэлектрическое преобразование энергии (TPV) — это процесс прямого преобразования тепла в электричество посредством фотонов . Базовая термофотоэлектрическая система состоит из горячего объекта, излучающего тепловое излучение , и фотоэлектрического элемента, аналогичного солнечному элементу, но настроенного на спектр, излучаемый горячим объектом. [ 137 ]

Поскольку системы TPV обычно работают при более низких температурах, чем солнечные элементы, их эффективность, как правило, низкая. Компенсировать это за счет использования многопереходных ячеек на основе некремниевых материалов является обычным, но, как правило, очень дорогим. В настоящее время это ограничивает TPV нишевыми функциями, такими как энергетика космических кораблей и сбор отработанного тепла от более крупных систем, таких как паровые турбины .

Выравнивание солнечного модуля

[ редактировать ]

Несколько солнечных модулей также могут быть установлены вертикально друг над другом в башне, если зенитное расстояние Солнца больше нуля, а башня может быть повернута горизонтально в целом и каждый модуль дополнительно вокруг горизонтальной оси. В такой башне модули могут точно следовать за Солнцем. Такое устройство можно описать как лестницу, установленную на поворотном диске. Каждая ступенька этой лестницы представляет собой среднюю ось прямоугольной солнечной панели. В случае, если зенитное расстояние Солнца достигает нуля, «лестницу» можно повернуть на север или юг, чтобы солнечный модуль не создавал тень на нижнем. Вместо строго вертикальной башни можно выбрать башню, ось которой направлена ​​к полярной звезде , то есть параллельна оси вращения Земли . В этом случае угол между осью и Солнцем всегда больше 66 градусов. В течение дня необходимо лишь поворачивать панели вокруг этой оси, чтобы следовать за Солнцем. Установки могут быть наземными (а иногда и интегрированными в сельское хозяйство и выпас скота). [ 138 ] или встроены в крышу или стены здания ( фотогальваника, встроенная в здание ).

Там, где площадь земли ограничена, фотоэлектрические системы можно использовать в качестве плавучих солнечных батарей . В 2008 году винодельня Far Niente стала пионером в использовании первой в мире «плаватоэлектрической» системы, установив 994 фотоэлектрических солнечных панели на 130 понтонов и спустив их на оросительный пруд винодельни. [ 139 ] [ 140 ] Преимущество установки заключается в том, что панели поддерживаются при более низкой температуре, чем на суше, что приводит к более высокой эффективности преобразования солнечной энергии. Плавающие панели также уменьшают количество воды, теряемой в результате испарения, и подавляют рост водорослей. [ 141 ]

Концентраторная фотоэлектрическая технология — это технология, которая, в отличие от традиционных плоских фотоэлектрических систем, использует линзы и изогнутые зеркала для фокусировки солнечного света на небольших, но высокоэффективных многопереходных солнечных элементах. В этих системах иногда используются солнечные трекеры и система охлаждения для повышения их эффективности.

Эффективность

[ редактировать ]
Лучшая эффективность исследовательских ячеек

В 2019 году мировой рекорд эффективности солнечных элементов на уровне 47,1% был достигнут за счет использования солнечных элементов с многопереходным концентратором , разработанных в Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии, Колорадо, США. [ 142 ] Самый высокий КПД, достигнутый без концентрации, включает материал Sharp Corporation ( 35,8%) с использованием запатентованной технологии производства с тройным переходом в 2009 году. [ 143 ] и Boeing Spectrolab (40,7% также используют трехслойную конструкцию).

Постоянно предпринимаются усилия по повышению эффективности преобразования фотоэлектрических элементов и модулей, прежде всего для получения конкурентных преимуществ. Чтобы повысить эффективность солнечных элементов, важно выбрать полупроводниковый материал с соответствующей запрещенной зоной , соответствующей солнечному спектру. Это улучшит электрические и оптические свойства. Улучшение метода сбора заряда также полезно для повышения эффективности. В разработке находится несколько групп материалов. Устройства сверхвысокого КПД (η>30%) [ 144 ] изготавливаются с использованием полупроводников GaAs и GaInP2 с многопереходными тандемными ячейками. Высококачественные монокристаллические кремниевые материалы используются для создания высокоэффективных и недорогих элементов (η>20%).

Недавние разработки в области органических фотоэлектрических элементов (OPV) позволили значительно повысить эффективность преобразования энергии с 3% до более чем 15% с момента их появления в 1980-х годах. [ 145 ] На сегодняшний день самый высокий зарегистрированный КПД преобразования энергии составляет 6,7–8,94% для малых молекул, 8,4–10,6% для полимерных ОПВ и 7–21% для перовскитных ОПВ. [ 146 ] [ 147 ] Ожидается, что OPV будут играть важную роль на рынке фотоэлектрических систем. Недавние улучшения повысили эффективность и снизили стоимость, оставаясь при этом экологически безопасными и возобновляемыми.

Несколько компаний начали встраивать оптимизаторы мощности в фотоэлектрические модули, называемые интеллектуальными модулями . Эти модули выполняют отслеживание точки максимальной мощности (MPPT) для каждого модуля индивидуально, измеряют данные о производительности для мониторинга и обеспечивают дополнительные функции безопасности. Такие модули также могут компенсировать эффекты затенения, при которых тень, падающая на секцию модуля, приводит к уменьшению электрического выхода одной или нескольких цепочек ячеек в модуле. [ 148 ]

Одной из основных причин снижения производительности клеток является перегрев. Эффективность солнечного элемента снижается примерно на 0,5% при повышении температуры на каждый градус Цельсия. Это означает, что повышение температуры поверхности на 100 градусов может снизить эффективность солнечного элемента примерно вдвое. Самоохлаждающиеся солнечные элементы являются одним из решений этой проблемы. Вместо того, чтобы использовать энергию для охлаждения поверхности, из кремнезема можно сформировать пирамиды и конусы и прикрепить их к поверхности солнечной панели. Это позволяет видимому свету достигать солнечных элементов , но отражает инфракрасные лучи (которые переносят тепло). [ 149 ]

Преимущества

[ редактировать ]
  • Загрязнение и энергия в производстве

Солнечного света мощностью 122 ПВт, достигающего поверхности Земли, достаточно – почти в 10 000 раз больше, чем эквивалент средней мощности, потребляемой людьми в 2005 году, в 13 ТВт. [ 150 ] Такое изобилие позволяет предположить, что совсем скоро солнечная энергия станет основным источником энергии в мире. [ 151 ] Кроме того, солнечное излучение имеет самую высокую плотность мощности (среднее глобальное значение составляет 170 Вт/м2). 2 ) среди возобновляемых источников энергии. [ 150 ] [ нужна ссылка ]

Солнечная энергия не загрязняет окружающую среду во время использования, что позволяет сократить загрязнение окружающей среды при замене других источников энергии. Например, по оценкам Массачусетского технологического института , 52 000 человек в год преждевременно умирают в США из-за загрязнения угольных электростанций. [ 152 ] и все эти смерти, кроме одной, можно было бы предотвратить за счет использования фотоэлектрических систем вместо угля. [ 153 ] [ 154 ] Конечные производственные отходы и выбросы можно контролировать с помощью существующих средств контроля загрязнения. Технологии переработки отходов находятся в стадии разработки. [ 155 ] и разрабатывается политика, поощряющая переработку отходов производителями. [ 156 ]

Фотоэлектрические установки в идеале могут работать 100 лет или даже больше. [ 157 ] с небольшим обслуживанием или вмешательством после их первоначальной установки, поэтому после первоначальных капитальных затрат на строительство любой солнечной электростанции эксплуатационные затраты чрезвычайно низки по сравнению с существующими энергетическими технологиями.

Солнечная электроэнергия, подключенная к сети, может использоваться локально, что снижает потери при передаче/распределении (потери при передаче в США в 1995 году составляли примерно 7,2%). [ 158 ]

  • Инвестиции в исследования солнечных батарей

По сравнению с ископаемыми и ядерными источниками энергии, в разработку солнечных элементов было вложено очень мало средств на исследования, поэтому есть значительные возможности для улучшения. Тем не менее, экспериментальные высокоэффективные солнечные элементы уже имеют эффективность более 40% в случае концентрирующих фотоэлектрических элементов. [ 159 ] эффективность быстро растет, в то время как затраты на массовое производство быстро падают. [ 160 ]

  • Жилищные субсидии

В некоторых штатах США большая часть инвестиций в домашнюю систему может быть потеряна, если домовладелец переедет, а покупатель придаст системе меньшую ценность, чем продавец. Город Беркли разработал инновационный метод финансирования, позволяющий устранить это ограничение, добавив налоговый сбор, который передается вместе с домом для оплаты солнечных панелей. [ 161 ] Это решение , теперь известное как PACE , «Чистая энергия с оценкой собственности», 30 штатов США продублировали это решение. [ 162 ]

Недостатки

[ редактировать ]
  • Влияние на электросеть
Сети с высоким уровнем использования возобновляемых источников энергии, как правило, нуждаются в более гибкой генерации, а не в базовой нагрузке.

Для фотоэлектрических систем на крыше, расположенных за счетчиком, поток энергии становится двусторонним. Когда местное производство превышает потребление, электроэнергия экспортируется в сеть, что позволяет осуществлять чистый учет . Однако электрические сети традиционно не предназначены для двусторонней передачи энергии, что может вызвать технические проблемы. Проблема перенапряжения может возникнуть, когда электроэнергия течет от этих фотоэлектрических домов обратно в сеть. [ 163 ] Существуют решения для решения проблемы перенапряжения, такие как регулирование коэффициента мощности фотоэлектрических инверторов, новое оборудование для контроля напряжения и энергии на уровне распределителя электроэнергии, замена электрических проводов, управление спросом и т. д. Часто существуют ограничения и затраты, связанные с этим решениям.

Высокая выработка электроэнергии в середине дня снижает чистый спрос на выработку, но более высокий пиковый чистый спрос с заходом солнца может потребовать быстрого увеличения мощности электростанций, создавая профиль нагрузки, называемый « утиной кривой» .

  • Последствия для управления счетами за электроэнергию и инвестиций в энергетику

Не существует универсального решения в вопросах спроса на электроэнергию или энергию и управления счетами, поскольку клиенты (объекты) имеют разные конкретные ситуации, например, разные потребности в комфорте/удобствах, разные тарифы на электроэнергию или разные модели использования. Тариф на электроэнергию может состоять из нескольких элементов, таких как ежедневная плата за доступ и измерение, плата за электроэнергию (в зависимости от кВтч, МВтч) или плата за пиковую нагрузку (например, цена за максимальное 30-минутное потребление энергии в месяц). Фотоэлектрические системы являются многообещающим вариантом снижения платы за электроэнергию, когда цены на электроэнергию достаточно высоки и постоянно растут, например, в Австралии и Германии. Однако для объектов, где установлена ​​плата за пиковое потребление, фотоэлектрическая энергия может быть менее привлекательной, если пиковая нагрузка в основном возникает во второй половине дня или в начале вечера, например, в жилых районах. В целом, инвестиции в энергетику – это в значительной степени экономическое решение, и лучше принимать инвестиционные решения на основе систематической оценки вариантов эксплуатационных улучшений, энергоэффективности, выработки электроэнергии на месте и хранения энергии. [ 164 ] [ 165 ]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Перейти обратно: а б Ло Пиано, Самуэле; Маюми, Кодзо (2017). «На пути к комплексной оценке эффективности фотоэлектрических систем для производства электроэнергии» . Прикладная энергетика . 186 (2): 167–74. дои : 10.1016/j.apenergy.2016.05.102 . S2CID   156783885 .
  2. ^ «Солнечные панели сокращают выбросы CO2 в большей степени, чем деревья, и гораздо больше, чем кукурузный этанол – состояние планеты» . 26 октября 2022 г. Проверено 22 мая 2024 г.
  3. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час Базилиан, М.; Оньеджи, И.; Либрайх, М.; МакГилл, И.; Чейз, Дж.; Шах, Дж.; Гилен, Д.; Арент, Д.; Ландфир, Д.; Чжэнжун, С. (2013). «Переосмысление экономики фотоэлектрической энергии» (PDF) . Возобновляемая энергия . 53 : 329–338. CiteSeerX   10.1.1.692.1880 . doi : 10.1016/j.renene.2012.11.029 . Архивировано из оригинала (PDF) 31 мая 2014 года . Проверено 4 сентября 2015 г.
  4. ^ Палц, Вольфганг (2013). Солнечная энергия для мира: что вы хотели знать о фотоэлектрической энергии . ЦРК Пресс. стр. 131–. ISBN  978-981-4411-87-5 .
  5. ^ Перейти обратно: а б с д Розер, Макс (1 декабря 2020 г.). «Почему возобновляемые источники энергии так быстро стали дешевыми?» . Наш мир в данных .
  6. ^ Шуббак, Махмуд Х. (2019). «Технологическая система производства и инноваций: пример фотоэлектрических технологий в Китае» . Исследовательская политика . 48 (4): 993–1015. дои : 10.1016/j.respol.2018.10.003 . S2CID   158742469 .
  7. ^ Сеть политики в области возобновляемых источников энергии для 21 века (REN21), Отчет о глобальном состоянии возобновляемых источников энергии в 2010 году. Архивировано 13 сентября 2014 года в Wayback Machine , Париж, 2010, стр. 1–80.
  8. ^ «ОТЧЕТ О ФОТОВОЛЬТАИКЕ» (PDF) . Институт Фраунгофера систем солнечной энергии . 16 сентября 2020 г. с. 4.
  9. ^ «Возобновляемые источники энергии 2019» . МЭА . Проверено 26 января 2020 г. .
  10. ^ «KAHRAMAA и Siraj Energy подписывают соглашения о строительстве солнечной фотоэлектрической электростанции Аль-Харса» . Катарская генеральная электроэнергетическая и водная корпорация «КАХРАМАА». 20 января 2020 г. Проверено 26 января 2020 г. .
  11. ^ Сунил Прасад Лохани, Эндрю Блейкерс: 100% возобновляемая энергия с гидроаккумулированием в Непале . В: Чистая энергия 5, 2, 2021, 243–253, два : 10.1093/ce/zkab011 .
  12. ^ Сми, Альфред (1849). Элементы электробиологии, или гальванический механизм человека; электропатологии, особенно нервной системы; и электротерапии . Лондон: Лонгман, Браун, Грин и Лонгманс. п. 15.
  13. ^ Палц, Вольфганг (21 октября 2013 г.). Солнечная энергия для мира: что вы хотели знать о фотогальванике . ЦРК Пресс. ISBN  978-981-4411-87-5 .
  14. ^ Ногучи, Маса. «Количество бытовых фотоэлектрических установок в Японии: 1994–2003 гг.» .
  15. ^ Фотоэлектрический эффект. Архивировано 14 июля 2011 года в Wayback Machine . Mrsolar.com. Проверено 12 декабря 2010 г.
  16. ^ Фотоэлектрический эффект. Архивировано 12 октября 2010 года в Wayback Machine . Энциклобеамия.solarbotics.net. Проверено 12 декабря 2010 г.
  17. ^ Джейкобсон, Марк З. (2009). «Обзор решений проблем глобального потепления, загрязнения воздуха и энергетической безопасности» . Энергетика и экология . 2 (2): 148–173. Бибкод : 2009GeCAS..73R.581J . CiteSeerX   10.1.1.180.4676 . дои : 10.1039/B809990C .
  18. ^ Рынок фотоэлектрических систем Германии . Solarbuzz.com. Проверено 3 июня 2012 г.
  19. ^ BP Solar расширит свои заводы по производству солнечных батарей в Испании и Индии. Архивировано 26 сентября 2007 года в Wayback Machine . Renewableenergyaccess.com. 23 марта 2007 г. Проверено 3 июня 2012 г.
  20. Буллис, Кевин (23 июня 2006 г.). Масштабная и дешевая солнечная электроэнергия . Technologyreview.com. Проверено 3 июня 2012 г.
  21. ^ Люке, Антонио и Хегедус, Стивен (2003). Справочник по фотоэлектрической науке и технике . Джон Уайли и сыновья. ISBN  978-0-471-49196-5 .
  22. ^ Солнечный калькулятор PVWatts , получено 7 сентября 2012 г.
  23. ^ Массачусетс: Хороший рынок солнечной энергии. Архивировано 12 сентября 2012 года в Wayback Machine . Remenergyco.com. Проверено 31 мая 2013 г.
  24. ^ Перейти обратно: а б Каннан, Надараджа; Вакисан, Дивагар (1 сентября 2016 г.). «Солнечная энергетика для мира будущего: - Обзор» . Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 62 : 1092–1105. дои : 10.1016/j.rser.2016.05.022 . ISSN   1364-0321 .
  25. ^ Кеберле, Александр К.; Гернаат, Дэвид EHJ; ван Вуурен, Детлеф П. (1 сентября 2015 г.). «Оценка текущего и будущего технико-экономического потенциала производства концентрированной солнечной энергии и фотоэлектрической электроэнергии» . Энергия . 89 : 739–756. Бибкод : 2015Ene....89..739K . дои : 10.1016/j.energy.2015.05.145 . hdl : 1874/319865 . ISSN   0360-5442 . S2CID   108996432 .
  26. ^ Перейти обратно: а б Билли Робертс (20 октября 2008 г.). «Фотоэлектрический солнечный ресурс США» . Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии . Проверено 17 апреля 2017 г.
  27. ^ Дэвид Дж. К. Маккей . «Устойчивая энергетика – без горячего воздуха» . inference.org.uk . Проверено 20 ноября 2017 г. Солнечная фотоэлектрическая энергия: данные с установки площадью 25 м² в Кембриджшире в 2006 году.
  28. ^ Перейти обратно: а б Кумар, Анкуш (3 января 2017 г.). «Прогнозирование эффективности солнечных элементов на основе прозрачных проводящих электродов». Журнал прикладной физики . 121 (1): 014502. Бибкод : 2017JAP...121a4502K . дои : 10.1063/1.4973117 . ISSN   0021-8979 .
  29. ^ «Основы эффективности преобразования фотоэлектрических элементов» . Министерство энергетики США . Проверено 6 сентября 2014 г.
  30. ^ Шигулла, Патрик; Бэг, Пол; Хекельманн, Стефан; Хён, Оливер; Клицке, Мальте; Отлично, Джонас; Олива, Эдвард; Предан, Феликс; Шахтнер, Майкл; Сифер, Джеральд; Хелмерс, Хеннинг; Димрот, Фрэнк; Лакнер, Дэвид (2022). Четырехпереходный солнечный элемент с эффективностью преобразования 47,6% при концентрации . Международная конференция по металлоорганической парофазной эпитаксии 2022.
  31. ^ Гейс, Джон Ф.; Франция, Райан М.; Шульте, Кевин Л.; Штайнер, Майлз А.; Норман, Эндрю Г.; Гатри, Харви Л.; Янг, Мэтью Р.; Сун, Тао; Мориарти, Томас (апрель 2020 г.). «Шестипереходные солнечные элементы III – V с эффективностью преобразования 47,1% при концентрации Солнца 143» . Энергия природы . 5 (4): 326–335. Бибкод : 2020NatEn...5..326G . дои : 10.1038/s41560-020-0598-5 . ISSN   2058-7546 . ОСТИ   1659948 . S2CID   216289881 .
  32. ^ Оздемир, Дерья (20 мая 2022 г.). «Ученые только что побили рекорд самого эффективного солнечного элемента» . Интересный инжиниринг.com . Проверено 7 августа 2023 г.
  33. ^ Франция, Райан М.; Гейс, Джон Ф.; Сун, Тао; Олаваррия, Уолдо; Янг, Мишель; Кибблер, Алан; Штайнер, Майлз А. (18 мая 2022 г.). «Солнечные элементы с тройным переходом с 39,5% земной и 34,2% космической эффективностью, обеспечиваемые толстыми сверхрешетками с квантовыми ямами» . Джоуль . 6 (5): 1121–1135. arXiv : 2203.15593 . дои : 10.1016/j.joule.2022.04.024 . ISSN   2542-4351 . S2CID   247778421 .
  34. ^ Данлоп, Джеймс П. (2012). Фотоэлектрические системы . Национальный объединенный комитет по ученичеству и обучению в электротехнической промышленности (3-е изд.). Американского технического издательства, Inc. Орланд-Парк, Иллинойс: ISBN  978-1-935941-05-7 . OCLC   828685287 .
  35. ^ Боуден, Стюарт; Хонсберг, Кристиана. «Обходные диоды» . Фотоэлектрическое образование . Проверено 29 июня 2021 г.
  36. ^ «Напряжение холостого хода (аккумулятор)» . Электротехническая школа . 13 июня 2018 года . Проверено 30 июня 2021 г.
  37. ^ «Информационный бюллетень о серии REC Alpha Black» (PDF) .
  38. ^ «Техническое описание TSM PC/PM14» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 29 октября 2013 года . Проверено 4 июня 2012 г.
  39. ^ «Технический паспорт LBS Poly 260 275» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 9 января 2019 года . Проверено 9 января 2018 г.
  40. ^ Пилюжин, М.; Укая, А.; Сидрач-де-Кардона, М.; Спаньоло, Г. (2021). Температурные коэффициенты фотоэлектрических модулей из кристаллического кремния с деградацией в уличных условиях . Том. 29. С. 558–570. дои : 10.1002/pip.3396 . S2CID   233976803 . {{cite book}}: |work= игнорируется ( помогите )
  41. ^ «Влияет ли погода на солнечные панели? - Энергетическая информативность» . Энергетическая информативность . Проверено 14 марта 2018 г.
  42. ^ «Потенциальная деградация Solarplaza: борьба со скрытой угрозой» . www.solarplaza.com . Проверено 4 сентября 2017 г.
  43. ^ (www.inspire.cz), INSPIRE CZ sro «Что такое PID? — eicero» . eicero.com . Архивировано из оригинала 4 сентября 2017 года . Проверено 4 сентября 2017 г.
  44. ^ «Как работают солнечные батареи» . Как все работает . Апрель 2000 года . Проверено 9 декабря 2015 г.
  45. ^ «Связь в металлах и полупроводниках» . 2012books.lardbucket.org . Проверено 9 декабря 2015 г.
  46. ^ Пилюжин, М.; Укая, А.; Санчес-Фриера, П.; Петроне, Г.; Санчес-Пачеко, JF; Спаньоло, Г.; Сидрак-де-Кардона, М. (2021). «Анализ деградации модулей монокристаллического кремния после 21 года эксплуатации». Прогресс в фотоэлектрической энергетике: исследования и приложения . Прогресс в фотоэлектрической энергетике. 29 (8): 907–919. дои : 10.1002/pip.3409 . hdl : 10630/29057 . S2CID   234831264 .
  47. ^ Пилюжин, М.; Укая, А.; Сидрач-де-Кардона, М.; Спаньоло, Г. (2022). «Анализ деградации модулей на основе аморфного кремния после 11 лет воздействия с помощью процедуры 3 IEC60891:2021». Прогресс в фотоэлектрической энергетике: исследования и приложения . Прогресс в фотоэлектрической энергетике. 30 (10): 1176–1187. дои : 10.1002/pip.3567 . hdl : 10630/24064 . S2CID   248487635 .
  48. ^ Пилюжин, М.; Санчес-Фриера, П.; Петроне, Г.; Санчес-Пачеко, JF; Спаньоло, Г.; Сидрак-де-Кардона, М. (2022). «Новая модель для изучения деградации тонкопленочных фотоэлектрических модулей под открытым небом». Возобновляемая энергия . 193 : 857–869. дои : 10.1016/green.2022.05.063 . hdl : 10630/29061 . S2CID   248926054 .
  49. ^ Платцер, Майкл (27 января 2015 г.). «Производство солнечных фотоэлектрических систем в США: тенденции отрасли, глобальная конкуренция, федеральная поддержка». Исследовательская служба Конгресса .
  50. ^ «Как изготавливаются фотоэлектрические элементы» . www.fsec.ucf.edu . Проверено 5 ноября 2015 г.
  51. ^ «Идём ли мы к кризису солнечных отходов?» . Environmentalprogress.org . 21 июня 2017 года . Проверено 30 декабря 2017 г.
  52. ^ Перейти обратно: а б Фтенакис В.М., Ким Х.К. и Алсема Э. (2008). «Выбросы в результате жизненного цикла фотоэлектрических систем». Экологические науки и технологии . 42 (6): 2168–2174. Бибкод : 2008EnST...42.2168F . дои : 10.1021/es071763q . hdl : 1874/32964 . ПМИД   18409654 . S2CID   20850468 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  53. ^ Перейти обратно: а б с д и ж Коллиер Дж., Ву С. и Апул Д. (2014). CZTS (сульфид меди, цинка и олова) и Zn 3 P 2 «Воздействие жизненного цикла на окружающую среду тонкопленочных фотоэлектрических элементов (фосфид цинка)». Энергия . 74 : 314–321. Бибкод : 2014Ene....74..314C . дои : 10.1016/j.energy.2014.06.076 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  54. ^ Перейти обратно: а б с д и «Анализ энергоэффективности фотоэлектрических элементов в снижении выбросов CO 2 » (PDF) . clca.columbia.edu . 31 мая 2009 г. Архивировано (PDF) из оригинала 25 марта 2015 г.
  55. ^ Перейти обратно: а б с д «ОТЧЕТ О ФОТОВОЛЬТАИКЕ» (PDF) . Институт Фраунгофера систем солнечной энергии . 16 сентября 2020 г. стр. 36, 43, 46.
  56. ^ Перейти обратно: а б Анктил А., Бэббит К.В., Рафаэль Р.П. и Ланди Б.Дж. (2013). «Совокупная потребность в энергии для малых молекул и полимерных фотоэлектрических систем». Прогресс в фотоэлектрической энергетике: исследования и приложения . 21 (7): 1541–1554. дои : 10.1002/pip.2226 . S2CID   94279905 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  57. ^ Ибон Галаррага, М. Гонсалес-Эгино, Анил Маркандья (1 января 2011 г.). Справочник по устойчивой энергетике . Издательство Эдварда Элгара. п. 37. ИСБН  978-0-85793-638-7 . Проверено 9 мая 2017 г. - через Google Книги. {{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  58. ^ Перейти обратно: а б Бхандари, К.П., Коллиер, Дж.М., Эллингсон, Р.Дж. и Апул, Д.С. (2015). «Время окупаемости энергии (EPBT) и окупаемость вложенной энергии (EROI) солнечных фотоэлектрических систем: систематический обзор и метаанализ». Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 47 : 133–141. дои : 10.1016/j.rser.2015.02.057 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  59. ^ «Анализ энергоэффективности фотоэлектрических элементов в снижении выбросов CO 2 » . Университет Портсмута. 31 мая 2009 г. Архивировано из оригинала 25 марта 2015 г. Сравнение времени окупаемости энергии для фотоэлектрических элементов (Алсема, Франкл, Като, 1998, стр. 5).
  60. ^ Марко Раужей; Пере Фуллана-и-Палмер; Василис Фтенакис (март 2012 г.). «Энергоотдача от инвестиций в энергетику (EROI) фотоэлектрических систем: методология и сравнение с жизненными циклами ископаемого топлива» (PDF) . www.bnl.gov/ . Архивировано (PDF) из оригинала 8 марта 2016 г.
  61. ^ Василис Фтенакис; Рольф Фришкнехт; Марко Раужей; Хён Чул Ким; Эрик Алсема; Майкл Хелд; Маришка де Вильд-Шолтен (ноябрь 2011 г.). «Методические рекомендации по оценке жизненного цикла фотоэлектрической электроэнергии» (PDF) . www.iea-pvps.org/ . МЭА-ПВПС. стр. 8–10. Архивировано (PDF) из оригинала 24 сентября 2015 г.
  62. ^ «Процесс производства кремния» . www.simcoa.com.au . Операции Симкоа. Архивировано из оригинала 19 июня 2014 года . Проверено 17 сентября 2014 г.
  63. ^ «Достижение потерь в пропиле ниже 100 мкм за счет оптимизации» (PDF) . Fraunhofer ISE, 24-я Европейская конференция и выставка фотоэлектрической солнечной энергии. Сентябрь 2009 года.
  64. ^ «Утилизация потерь кремниевого пропила» . HZDR – Центр Гельмгольца Дрезден-Россендорф. 4 апреля 2014 г.
  65. ^ «Оценка жизненного цикла будущего производства фотоэлектрической электроэнергии из бытовых систем, эксплуатируемых в Европе» . МЭА-ПВПС. 13 марта 2015 г.
  66. ^ Перейти обратно: а б Выбросы парниковых газов в течение жизненного цикла от солнечных фотоэлектрических систем, Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии, Министерство энергетики США, 2012, 1–2.
  67. ^ Перейти обратно: а б Кребс, ФК (2009). «Изготовление и обработка полимерных солнечных элементов: обзор технологий печати и нанесения покрытий». Материалы для солнечной энергии и солнечные элементы . 93 (4): 394–412. дои : 10.1016/j.solmat.2008.10.004 .
  68. ^ Перейти обратно: а б Юэ Д.; Ты Ф.; Дорогая СБ (2014). «Сценарии производства фотоэлектрических элементов на основе кремния внутри страны и за рубежом: сравнительный анализ энергии жизненного цикла и окружающей среды». Солнечная энергия . 105 : 669–678. Бибкод : 2014SoEn..105..669Y . дои : 10.1016/j.solener.2014.04.008 .
  69. ^ Гайдаджис Г. и Ангелакоглу К. (2012). «Экологические показатели систем возобновляемой энергетики с применением оценки жизненного цикла: тематическое исследование фотоэлектрического модуля Multi-Si». Гражданское строительство и экологические системы . 29 (4): 231–238. Бибкод : 2012CEES...29..231G . дои : 10.1080/10286608.2012.710608 . S2CID   110058349 .
  70. ^ Отчет по фотоэлектрической энергии. (Институт солнечных энергетических систем Фраунгофера, ISE, 2015).
  71. ^ Перейти обратно: а б Гоу М. и Гаустад Г. (2014). «Укрепление аргументов в пользу переработки фотогальваники: анализ окупаемости энергии». Прикладная энергетика . 120 : 41–48. Бибкод : 2014ApEn..120...41G . дои : 10.1016/j.apenergy.2014.01.036 .
  72. ^ Браун, Г.Ф. и Ву, Дж. (2009). «Фотовольтаика третьего поколения» . Обзоры лазеров и фотоники . 3 (4): 394–405. Бибкод : 2009ЛПРв....3..394Б . дои : 10.1002/lpor.200810039 . S2CID   13179665 .
  73. ^ Перейти обратно: а б Челик И., Мейсон Б.Е., Филлипс А.Б., Хебен М.Дж. и Апул Д.С. (2017). Воздействие на окружающую среду фотоэлектрических солнечных элементов, изготовленных из одностенных углеродных нанотрубок. Экологические науки и технологии.
  74. ^ Агбула, А.Е. Разработка и формулировка модели масштабируемых процессов с углеродными нанотрубками: модели процессов HiPCO и CoMoCAT; Университет штата Луизиана, 2005.
  75. ^ Вадиа К., Аливисатос А.П. и Каммен Д.М. (2009). «Доступность материалов расширяет возможности крупномасштабного развертывания фотоэлектрических систем». Экологические науки и технологии . 43 (6): 2072–2077. Бибкод : 2009EnST...43.2072W . дои : 10.1021/es8019534 . ПМИД   19368216 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  76. ^ Альхарби, Фаххад; Басс, Джон Д.; Салхи, Абдельмаджид; Альямани, Ахмед; Ким, Хо-Чхоль; Миллер, Роберт Д. (2011). «Обилие нетоксичных материалов для тонкопленочных солнечных элементов: альтернатива обычным материалам». Возобновляемая энергия . 36 (10): 2753–2758. doi : 10.1016/j.renene.2011.03.010 .
  77. ^ «Уровни инсоляции (Европа)» . Априкус Солар. Архивировано из оригинала 17 апреля 2012 года . Проверено 14 апреля 2012 г.
  78. Снижение затрат на возобновляемую энергию в 2009 г. Reuters, 23 ноября 2009 г.
  79. ^ Солнечная энергия к концу года станет на 50% дешевле – анализ . Рейтер , 24 ноября 2009 г.
  80. ^ Перейти обратно: а б Харрис, Арно (31 августа 2011 г.). «Положительный момент в снижении цен на солнечную энергию» . Мир возобновляемых источников энергии .
  81. ^ Затраты на производство возобновляемой энергии в 2019 году . Абу-Даби: Международное агентство по возобновляемым источникам энергии. 2020. ISBN  978-92-9260-244-4 .
  82. ^ «Цены на солнечные (фотоэлектрические) панели в зависимости от совокупной мощности» . OurWorldInData.org . 2023. Архивировано 29 сентября 2023 года. OWID предоставил исходные данные: Nemet (2009); Фермер и Лафонд (2016); Международное агентство по возобновляемым источникам энергии (IRENA).
  83. ^ Перейти обратно: а б с «Солнечная возвышенность: Альтернативная энергетика больше не будет альтернативой» . Экономист. 21 ноября 2012 года . Проверено 28 декабря 2012 г.
  84. ^ Перейти обратно: а б Куиггин, Джон (3 января 2012 г.). «Конец ядерного возрождения» . Национальный интерес .
  85. ^ Перейти обратно: а б Уэллс, Кен (25 октября 2012 г.). «Солнечная энергия готова. США нет» . Блумберг Бизнесуик . Архивировано из оригинала 27 октября 2012 года . Проверено 1 ноября 2012 г.
  86. ^ Стоимость солнечных фотоэлектрических модулей к 2017 году упадет до 36 центов за ватт . Greentechmedia.com (18 июня 2013 г.). Проверено 15 апреля 2015 г.
  87. ^ Перейти обратно: а б Алафита, Т.; Пирс, Дж. М. (2014). «Секьюритизация жилых солнечных фотоэлектрических активов: затраты, риски и неопределенность» . Энергетическая политика . 67 : 488–498. Бибкод : 2014EnPol..67..488A . дои : 10.1016/j.enpol.2013.12.045 . S2CID   11079398 .
  88. ^ Либрайх, Михаэль (29 января 2014 г.). «ГОД ТРОКАНИЯ ЛЬДА: 10 ПРОГНОЗОВ НА 2014 ГОДУ» . Bloomberg New Energy Finance . Проверено 24 апреля 2014 г.
  89. ^ «Прогноз на 2014 год: пусть начнется вторая золотая лихорадка» (PDF) . Исследование рынка Deutsche Bank. 6 января 2014 г. Архивировано (PDF) из оригинала 29 ноября 2014 г. . Проверено 22 ноября 2014 г.
  90. ^ Крукс, Эд (5 апреля 2024 г.). «Рост солнечной энергии в Китае приводит к резкому падению цен на модули» . Вуд Маккензи . Проверено 12 июля 2024 г.
  91. ^ Перейти обратно: а б с д Бранкер, К.; Патак, MJM; Пирс, Дж. М. (2011). «Обзор приведенной стоимости солнечной фотоэлектрической электроэнергии» . Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 15 (9): 4470–4482. дои : 10.1016/j.rser.2011.07.104 . HDL : 1974/6879 . S2CID   73523633 .
  92. ^ «Инвестиции в возобновляемые источники энергии бьют рекорды» . Мир возобновляемых источников энергии . 29 августа 2011 г.
  93. ^ Хокенос, Пол (10 февраля 2021 г.). «Германия производит слишком много возобновляемой энергии?» . Внешняя политика . Проверено 7 марта 2021 г.
  94. ^ Перейти обратно: а б Нэнси М. Хэгель (2017). «Фотоэлектрическая энергия тераваттного масштаба: траектории и проблемы». Наука . 356 (6334): 141–143. Бибкод : 2017Sci...356..141H . дои : 10.1126/science.aal1288 . hdl : 10945/57762 . ОСТИ   1352502 . ПМИД   28408563 . S2CID   206654326 .
  95. ^ Аде, Эльназ Х.; Хорошо, Стивен П.; Калаф, М.; Хиггинс, Чад В. (7 августа 2019 г.). «Потенциал солнечной фотоэлектрической энергии наибольший на пахотных землях» . Научные отчеты . 9 (1): 11442. Бибкод : 2019НатСР...911442А . дои : 10.1038/s41598-019-47803-3 . ISSN   2045-2322 . ПМК   6685942 . ПМИД   31391497 .
  96. ^ ТРОММСДОРФ, Максимилиан (2016). «Экономический анализ агрофотоэлектрической техники: возможности, риски и стратегии более эффективного использования земель» (PDF) . Рабочие документы Сети конституционной экономики .
  97. ^ Лоудер Т. и Мендельсон М. (2013). Потенциал секьюритизации в финансировании солнечной фотоэлектрической энергетики . [ нужна страница ]
  98. ^ «Завершенная сделка: первая секьюритизация солнечных активов на крыше» . Форбс . 21 ноября 2013 г.
  99. ^ Матар, Валид; Анвер, Мурад (2017). «Совместное реформирование цен на промышленное топливо и электроэнергию для населения в Саудовской Аравии» . Энергетическая политика . 109 : 747–756. Бибкод : 2017EnPol.109..747M . дои : 10.1016/j.enpol.2017.07.060 .
  100. ^ Честная оценка коммунальными предприятиями использования солнечной энергии в электроснабжении . Greentechmedia.com (7 мая 2012 г.). Проверено 31 мая 2013 г.
  101. ^ Страза; Шнееганс (11 июня 2021 г.). Используем ли мы науку для более разумного развития? . Париж: ЮНЕСКО. ISBN  978-92-3-100450-6 .
  102. ^ «Снимок мировых фотоэлектрических рынков 2017» (PDF) . отчет . Международное энергетическое агентство. 19 апреля 2017 года . Проверено 11 июля 2017 г.
  103. ^ «Снимок глобальной фотоэлектрической системы в 1992–2014 гг.» (PDF) . Международное энергетическое агентство — Программа фотоэлектрических энергетических систем. 30 марта 2015 г. Архивировано из оригинала 7 апреля 2015 г.
  104. ^ «Возобновляемые источники энергии 2011: Отчет о глобальном состоянии» . РЕН21 . 2011. с. 22. Архивировано из оригинала 13 сентября 2014 года . Проверено 31 мая 2013 г.
  105. ^ «Снимок 2020» . МЭА-ПВПС .
  106. ^ Перейти обратно: а б с д До, Тханг Нам; Берк, Пол Дж.; Болдуин, Кеннет Г.Х.; Нгуен, Чинь Те (1 сентября 2020 г.). «Основные движущие силы и препятствия для распространения солнечной фотоэлектрической энергии: пример Вьетнама» . Энергетическая политика . 144 : 111561. Бибкод : 2020EnPol.14411561D . doi : 10.1016/j.enpol.2020.111561 . hdl : 1885/206307 . ISSN   0301-4215 . S2CID   225245522 .
  107. ^ «Китай увеличит мощность солнечной электростанции на 55-65 ГВт в 2021 году», - отраслевой орган . Рейтер . 23 июля 2021 г. Проверено 15 октября 2022 г.
  108. ^ Перейти обратно: а б «Снимок 2020 года – МЭА-PVPS» . iea-pvps.org . Проверено 10 мая 2020 г.
  109. ^ Солнечное фотоэлектрическое электричество, расширяющее возможности мира. Архивировано 22 августа 2012 года в Wayback Machine . Epia.org (22 сентября 2012 г.). Проверено 31 мая 2013 г.
  110. ^ Хауган, HJ; Эльхамри, С.; Шмулович, Ф.; Ульрих, Б.; Браун, Дж.Дж.; Митчел, WC (2008). «Исследование остаточных фоновых носителей в сверхрешетках InAs/GaSb среднего инфракрасного диапазона для работы детектора без охлаждения». Письма по прикладной физике . 92 (7): 071102. Бибкод : 2008ApPhL..92g1102H . дои : 10.1063/1.2884264 . S2CID   39187771 .
  111. ^ «Солнечные фотоэлектрические модули» . www.targray.com . Проверено 3 октября 2018 г.
  112. ^ Косасих, Феликс Утама; Ракочевич, Люция; Аэрнаутс, Том; Портманс, Джефф; Дукати, Катерина (11 декабря 2019 г.). «Электронно-микроскопическая характеристика линий P3 и разложение перовскита, вызванное лазерным скрайбированием, в перовскитных солнечных модулях» . Прикладные материалы и интерфейсы ACS . 11 (49): 45646–45655. дои : 10.1021/acsami.9b15520 . ПМИД   31663326 . S2CID   204967452 .
  113. ^ Ди Джакомо, Франческо; Кастриотта, Луиджи А.; Косасих, Феликс У.; Ди Джироламо, Диего; Дукати, Катерина; Ди Карло, Альдо (20 декабря 2020 г.). «Масштабирование солнечных элементов из инвертированного перовскита: оптимизация лазерного скрайбинга для высокоэффективных мини-модулей» . Микромашины . 11 (12): 1127. дои : 10,3390/ми11121127 . ПМЦ   7767295 . ПМИД   33419276 .
  114. ^ Перейти обратно: а б Маттеоччи, Фабио; Веске, Луиджи; Косасих, Феликс Утама; Кастриотта, Луиджи Анджело; Качович, Стефания; Пальма, Алессандро Лоренцо; Дивитини, Джорджо; Дукати, Катерина; Ди Карло, Альдо (17 июля 2019 г.). «Изготовление и морфологическая характеристика высокоэффективных солнечных модулей из перовскита с лопастным покрытием» . Прикладные материалы и интерфейсы ACS . 11 (28): 25195–25204. дои : 10.1021/acsami.9b05730 . ПМИД   31268662 . S2CID   206497286 .
  115. ^ «Тонкопленочная фотогальваника» . www.fsec.ucf.edu . Проверено 5 ноября 2015 г.
  116. ^ Лучшая исследовательская эффективность клеток . nrel.gov (16 сентября 2019 г.). Проверено 31 октября 2019 г.
  117. ^ Айзенберг Д.А., Ю М., Лам К.В., Огунсейтан О.А. и Шенунг Дж.М. (2013). «Сравнительная оценка альтернативных материалов для выявления опасностей токсичности в жизненном цикле тонкопленочных фотоэлектрических элементов CIGS» . Журнал опасных материалов . 260 : 534–542. дои : 10.1016/j.jhazmat.2013.06.007 . ПМИД   23811631 . S2CID   26540719 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  118. ^ Ким, Х.К., Фтенакис, В., Чой, Дж.К. и Терни, Д.Э. (2012). «Выбросы парниковых газов в течение жизненного цикла тонкопленочных фотоэлектрических электростанций» . Журнал промышленной экологии . 16 : С110–С121. дои : 10.1111/j.1530-9290.2011.00423.x . S2CID   153386434 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  119. ^ Вернер, Юрген Х.; Цапф-Готвик, Р.; Кох, М.; Фишер, К. (2011). Токсичные вещества в фотоэлектрических модулях . Материалы 21-й Международной фотоэлектрической научно-технической конференции. Том. 28. Фукуока, Япония.
  120. ^ Перейти обратно: а б Мансер, Джозеф С.; Христиане, Джеффри А.; Камат, Прашант В. (2016). «Интригующие оптоэлектронные свойства металлогалогенных перовскитов» . Химические обзоры . 116 (21): 12956–13008. doi : 10.1021/acs.chemrev.6b00136 . ПМИД   27327168 .
  121. ^ Хамерс, Лорел (26 июля 2017 г.). «Перовскиты дают энергию солнечной промышленности» . Новости науки .
  122. ^ Кодзима, Акихиро; Тешима, Кенджиро; Ширай, Иисус; Миясака, Цутому (6 мая 2009 г.). «Металлогалогенидные перовскиты как сенсибилизаторы видимого света для фотоэлектрических элементов». Журнал Американского химического общества . 131 (17): 6050–6051. дои : 10.1021/ja809598r . ПМИД   19366264 .
  123. ^ Перейти обратно: а б «Лучшая эффективность исследовательских ячеек» (PDF) . Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии . 30 июня 2022 г. Архивировано из оригинала (PDF) 3 августа 2022 г. . Проверено 12 июля 2022 г.
  124. ^ Мин, Ханул; Ли, До Юн; Ким, Джуну; Ким, Гвису; Ли, Кён Су; Ким, Чонбом; Пайк, Мин Джэ; Ким, Ён Ки; Ким, Кван С.; Ким, Мин Гю; Шин, Тэ Джу; Иль Сок, Санг (21 октября 2021 г.). «Перовскитные солнечные элементы с атомно-когерентными прослойками на электродах SnO2». Природа . 598 (7881): 444–450. Бибкод : 2021Natur.598..444M . дои : 10.1038/s41586-021-03964-8 . ПМИД   34671136 . S2CID   239052065 .
  125. ^ Центр Гельмгольца в Берлине по материалам и энергетике. «Снова мировой рекорд на HZB: КПД тандемных солнечных элементов нового поколения почти 30 %» . Сайт ХЗБ .
  126. ^ Сан, Кай; Ван, Яньян; Сюй, Хаоюань; Чжан, Цзин; Чжу, Юэджин; Ху, Цзыян (2019). «Кратковременная стабильность перовскитных солнечных элементов, на которую влияет модификация интерфейса на месте». Солнечная РРЛ . 3 (9): 1900089. doi : 10.1002/solr.201900089 . S2CID   202229877 .
  127. ^ Гудсон, Флинт (2014). «Супрамолекулярные мультихромофорные солнечные элементы, сенсибилизированные красителем» . Архивировано из оригинала 9 декабря 2022 года. {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )
  128. ^ Фрайтаг, Марина; Тойшер, Жоэль; Сайгили, Ясемин; Чжан, Сяоюй; Джордано, Фабрицио; Лиска, Павел; Хуа, Цзяньли; Закируддин, Шайк М.; Мозер, Жак-Э.; Гретцель, Майкл; Хагфельдт, Андерс (17 июня 2017 г.). «Сенсибилизированные красителем солнечные элементы для эффективного производства электроэнергии при окружающем освещении» . Природная фотоника . 11 (6): 372–378. Бибкод : 2017NaPho..11..372F . дои : 10.1038/nphoton.2017.60 . S2CID   10780585 – через www.nature.com.
  129. ^ Рага, Соня Р.; Фабрегат-Сантьяго, Франциско (23 января 2013 г.). «Температурные эффекты в солнечных элементах, сенсибилизированных красителями» . Физическая химия Химическая физика . 15 (7): 2328–2336. Бибкод : 2013PCCP...15.2328R . дои : 10.1039/C2CP43220J . PMID   23295858 — через pubs.rsc.org.
  130. ^ Николаиду, Катерина; Саранг, Сом; Гош, Саянтани (2019). «Наноструктурированная фотовольтаика». Нано-фьючерсы . 3 (1): 012002. Бибкод : 2019NanoF...3a2002N . дои : 10.1088/2399-1984/ab02b5 . S2CID   162176556 .
  131. ^ Дос Рейс Бенатто, Жизель А.; Рот, Беренджер; Мэдсен, Мортен В.; Хёзель, Маркус; Сёндергаард, Роар Р.; Йоргенсен, Миккель; Кребс, Фредерик К. (2014). «Углерод: лучший выбор электродов для широко распространенных полимерных солнечных элементов». Передовые энергетические материалы . 4 (15): н/д. Бибкод : 2014AdEnM...400732D . дои : 10.1002/aenm.201400732 . S2CID   96990654 .
  132. ^ Латтанте, Сандро (2014). «Слои транспорта электронов и дырок: их использование в солнечных элементах из полимеров с инвертированным гетеропереходом» . Электроника . 3 : 132–164. дои : 10.3390/electronics3010132 .
  133. ^ Перейти обратно: а б Кребс, Фредерик К.; Йоргенсен, Миккель (2013). «Полимерные и органические солнечные элементы, рассматриваемые как тонкопленочные технологии: что им нужно, чтобы добиться успеха за пределами академических кругов». Материалы для солнечной энергии и солнечные элементы . 119 : 73–76. дои : 10.1016/j.solmat.2013.05.032 .
  134. ^ Эспиноза, Ньевес; Гарсиа-Вальверде, Рафаэль; Урбина, Антонио; Кребс, Фредерик К. (2011). «Анализ жизненного цикла полимерных модулей солнечных элементов, изготовленных методом рулонной печати в условиях окружающей среды». Материалы для солнечной энергии и солнечные элементы . 95 (5): 1293–1302. дои : 10.1016/j.solmat.2010.08.020 .
  135. ^ Эспиноза, Ньевес; Ленцманн, Фрэнк О.; Райли, Стивен; Ангмо, Дечан; Хёзель, Маркус; Сёндергаард, Роар Р.; Хасс, Деннис; Дафингер, Симона; Грич, Стефан; Крун, Ян М.; Йоргенсен, Миккель; Кребс, Фредерик К. (2013). «OPV для мобильных приложений: оценка рулонных полимерных солнечных элементов, не содержащих индия и серебра, посредством анализа жизненного цикла, стоимости и качества слоев с использованием встроенных инструментов оптического и функционального контроля» . Журнал химии материалов А. 1 (24): 7037. doi : 10.1039/C3TA01611K .
  136. ^ Гарсиа-Вальверде, Р.; Мигель, К.; Мартинес-Бехар, Р.; Урбина, А. (2009). «Исследование оценки жизненного цикла мощностью 4,2 киловатта автономной фотоэлектрической системы ». Солнечная энергия . 83 (9): 1434–1445. Бибкод : 2009SoEn...83.1434G . doi : 10.1016/j.solener.2009.03.012 .
  137. ^ Бауэр, Томас (2011). Термофотовольтаика . Зеленая энергия и технологии. дои : 10.1007/978-3-642-19965-3 . ISBN  978-3-642-19964-6 .
  138. ^ GE Invests, поставляет одну из крупнейших в мире солнечных электростанций . Huliq.com (12 апреля 2007 г.). Проверено 3 июня 2012 г.
  139. ^ Винодельня переходит на солнечную энергию с помощью «флоатовольтаики» . SFGate (29 мая 2008 г.). Проверено 31 мая 2013 г.
  140. ^ ВИНОЗНЫЙ ЗАВОД FAR NIENTE В ДОЛИНЕ НАПА ПРЕДСТАВЛЯЕТ ПЕРВУЮ «ПЛАВАТОВОЛЬТАИЧЕСКУЮ» СОЛНЕЧНУЮ БАССЕЙКУ. Архивировано 16 марта 2015 года в Wayback Machine . Farniente.com
  141. ^ Солнечная флоатовольтаика пионеров винодельни Напа . Форбс (18 апреля 2012 г.). Проверено 31 мая 2013 г.
  142. ^ Гейс, Джон Ф.; Франция, Райан М.; Шульте, Кевин Л.; Штайнер, Майлз А.; Норман, Эндрю Г.; Гатри, Харви Л.; Янг, Мэтью Р.; Сун, Тао; Мориарти, Томас (апрель 2020 г.). «Шестипереходные солнечные элементы III – V с эффективностью преобразования 47,1% при концентрации Солнца 143» . Энергия природы . 5 (4): 326–335. Бибкод : 2020NatEn...5..326G . дои : 10.1038/s41560-020-0598-5 . ISSN   2058-7546 . ОСТИ   1659948 . S2CID   216289881 .
  143. ^ Sharp разрабатывает солнечные элементы с самым высоким в мире КПД преобразования 35,8% . Физорг.com. 22 октября 2009 г. Проверено 3 июня 2012 г.
  144. ^ Деб, Сатьен К. (май 2000 г.) Последние разработки в области высокоэффективных фотоэлектрических элементов . nrel.gov
  145. ^ Ю, Дж.; Чжэн, Ю.; Хуанг, Дж. (2014). «На пути к высокоэффективным органическим фотоэлектрическим элементам: обзор последних разработок в области органических фотоэлектрических элементов» . Полимеры . 6 (9): 2473–2509. дои : 10.3390/polym6092473 .
  146. ^ Сан, Ю.; Уэлч, GC; Леонг, WL; Такач, CJ; Базан, GC; Хигер, Эй Джей (2011). «Низкомолекулярные солнечные элементы, изготовленные из раствора, с эффективностью 6,7%». Природные материалы . 11 (1): 44–8. Бибкод : 2012NatMa..11...44S . дои : 10.1038/nmat3160 . ПМИД   22057387 .
  147. ^ EPFL достигает 21% эффективности перовскитов . Dysol.com (8 декабря 2015 г.)
  148. ^ Сент-Джон, Джефф (23 августа 2012 г.) Солнечная электроника, интеграция панелей и проблемы банковской деятельности . greentechmedia.com
  149. ^ Самоохлаждающиеся солнечные элементы . CNN . 18 сентября 2014 г.
  150. ^ Перейти обратно: а б Смиль, Вацлав (2006) Энергия на перепутье . oecd.org. Проверено 3 июня 2012 г.
  151. ^ Возобновляемая энергия: будущее за ядерной энергией? Архивировано 16 января 2014 г. в Wayback Machine профессора Гордона Обрехта (штат Огайо в Мэрион), TEDxColumbus, The Innovators - 18 октября 2012 г.
  152. ^ «Исследование: загрязнение воздуха является причиной 200 000 преждевременных смертей каждый год в США» . News.mit.edu . 29 августа 2013 года . Проверено 30 декабря 2017 г.
  153. ^ «США могли бы предотвратить множество смертей, перейдя с угля на солнечную энергию» . США СЕГОДНЯ . Проверено 30 декабря 2017 г.
  154. ^ Потенциальные жизни, спасенные за счет замены угля производством солнечной фотоэлектрической электроэнергии в Обзоре возобновляемой и устойчивой энергетики США 80 (2017), стр. 710–715. открытый доступ
  155. ^ Ньюлаар, Эверт и Алсема, Эрик. Экологические аспекты фотоэлектрических энергетических систем . Семинар IEA PVPS Task 1, 25–27 июня 1997 г., Утрехт, Нидерланды.
  156. ^ Макдональд, Северная Каролина; Пирс, Дж. М. (2010). «Ответственность производителя и переработка солнечных фотоэлектрических модулей» (PDF) . Энергетическая политика . 38 (11): 7041–7047. Бибкод : 2010EnPol..38.7041M . дои : 10.1016/j.enpol.2010.07.023 .
  157. ^ Преимущества и недостатки солнечной энергии. Архивировано 26 декабря 2013 года в Wayback Machine . Проверено 25 декабря 2013 г.
  158. ^ Программа США по технологиям изменения климата - Технологии передачи и распределения . Архивировано 27 сентября 2007 г. в Wayback Machine . (PDF) . Проверено 3 июня 2012 г.
  159. ^ Фраунгофер: Многопереходные солнечные элементы с эффективностью 41,1% . Renewenergyfocus.com (28 января 2009 г.).
  160. ^ Исследование показывает, что солнечная энергия станет конкурентоспособной по стоимости в Европе к 2015 году . Информация о солнечных элементах (16 октября 2007 г.). Проверено 3 июня 2012 г.
  161. ^ «Беркли FIRST Solar Financing – город Беркли, Калифорния» . cityofberkeley.info . Архивировано из оригинала 2 июня 2013 года . Проверено 9 февраля 2009 г.
  162. ^ Солнечный портал DSIRE. Архивировано 9 марта 2012 года в Wayback Machine . Dsireusa.org (4 апреля 2011 г.). Проверено 3 июня 2012 г.
  163. ^ Миллер, Венди; Лю, Аарон; Амин, Закария; Вагнер, Андреас (2018). «Качество электроэнергии и фотоэлектрические системы на крыше: анализ данных измерений в точке подключения потребителя» . Устойчивость . 10 (4): 1224. дои : 10.3390/su10041224 .
  164. ^ Л. Лю, В. Миллер и Г. Ледвич. (2017) Решения по снижению затрат электроэнергии на объектах. Австралийская программа старения. 39-40. Доступно: https://www.australianageingagenda.com.au/2017/10/27/solutions-reducing-facility-electricity-costs/ . Архивировано 20 мая 2019 г. в Wayback Machine.
  165. ^ Миллер, Венди; Лю, Лей Аарон; Амин, Закария; Грей, Мэтью (2018). «Вовлечение жильцов в модернизацию жилья с использованием солнечной энергии с нулевым потреблением энергии: тематическое исследование австралийских субтропиков». Солнечная энергия . 159 : 390–404. Бибкод : 2018SoEn..159..390M . дои : 10.1016/j.solener.2017.10.008 .

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 4563bd6a7b31758b6ae11f4ef922229e__1721610060
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/45/9e/4563bd6a7b31758b6ae11f4ef922229e.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Photovoltaics - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)