Fotogalvaaniliste elastsete moodulite ja tavaliste moodulite võrdlus
Sissejuhatus
Jätkusuutlike energialahenduste ülemaailmses jälitamisel on juhtivaks kandidaadiks kujunenud fotogalvaaniline (PV) tehnoloogia. PV -moodulid, päikeseenergia süsteemide põhikomponendid, on erinevat tüüpi, paindlikud moodulid ja tavalised moodulid on kaks silmapaistvat kategooriat. Nendel kahel tüüpi moodulitel on erinevad omadused nende ehituse, jõudluse, vastupidavuse, kulude ja rakenduse stsenaariumide osas. Nende erinevuste põhjalik mõistmine on ülioluline, et teha teadlike otsuste tegemine PV -süsteemi kavandamisel, paigaldamisel ja kasutamisel, kas suure ulatusega energiatootmise projektide, elamurakenduste või spetsiaalsete kasutusalade jaoks mobiilses ja ainulaadses keskkonnas.
Globaalne päikeseenergia võimsus ulatus 2023. aastal 1,6 TW, jäiga kristalse räni (C-SI) moodulitega, mis domineerivad 95% turust. Kuid õhukese kilega (CIGS, CDTE) ja tekkivate perovskite-tehnoloogiate abil kasutavad painduvad PV-moodulid koguvad niššide rakendustes veojõudu.
Tehnoloogia võrdlus
Materiaalne kompositsioon
|
Parameeter |
Tavapärased C-SI moodulid |
Paindlikud õhukese kile moodulid |
|
Substraat |
3,2 mm karastatud klaas |
Polüimiid/PET (50-200 μm) |
|
Aktiivne kiht |
156 mm monokristalliline si |
CIG-d (1,5-2 μm)/perovskiit |
|
Kapseldamine |
Eva + klaasist tagaosa |
ETFE või PDMS nanokomposiidid |
Põhiteave: paindlikud moodulid vähendavad materjali kasutamist 78%, kuid neil on suurem soojuskoefitsient (-0,3%/ kraad vs C-SI -0,4%/ kraad).
Tootmisprotsessid
Tavaline: kõrgtemperatuuriga difusioon (900 kraadi), sakil/nöörimine, klaasist lamineerimine.
Paindlik: rull-rulli (R2R) sadestumine 150-300 kraadi juures, monoliitne integratsioon.
Energia tasumise aeg: 1,8 aastat C-SI vs . 1.1 aastaid CIG-ide jaoks.
Jõudlusmõõdikud
Elektrilised omadused
Tõhusus:
C-SI: 22,8% (labor), 19–21% (kommerts).
Paindlikud CIG-id: 17,5% (NREL-sertifitseeritud), 23% Perovskite-C-SI tandemi prototüüpide korral.
Temperatuuri koefitsient: painduvad moodulid näitavad 65 -kraadise keskkonna korral 15% madalamat võimsuskaotust.
Mehaaniline usaldusväärsus
Paindlik vastupidavus:
c-Si fails at >0,5% pinge (3 mm läbipainde üle 1 m pikkuse).
CIG -id säilitavad 2000 tsüklit 2% pingega.
Rahemõju: klaasipõhised moodulid taluvad 25 mm rahe 23 m/s; Paindlikud versioonid vajavad kaitsekatteid.
Majandusanalüüs
Kulude jaotus (USD/WATT)
|
Komponent |
C-SI |
Paindlikud sigarid |
|
Materjalid |
0.18 |
0.12 |
|
Tootmine |
0.22 |
0.15 |
|
Paigaldus |
0.30 |
0.10 |
|
Kogusumma |
0.70 |
0.37 |
MÄRKUS. Paindlikud moodulid vähendavad süsteemibilansi kulusid 40% sõiduki integreeritud PV-rakendustes.
Keskkonnamõju
Materjal ja energia
Tavapärased kristalsed ränimoodulid hõlmavad energiat - intensiivset räni puhastamist (kuni 1500 kraadi) ja klaasi/alumiiniumraamide tootmist, mis põhjustab kõrge süsiniku heitkoguseid ({300 - 800 g co₂e/vatt). Nende energiapalk - seljaaeg (EPBT) on 1 - 3 aastat.
Paindlikud õhukesed kilemoodulid (A - SI, CIGS, CDTE) kasutavad tootmisel vähem energiat. Amorfne räni sadestumine toimub madalamatel temperatuuridel ja rullimist - rulli tootmine vähendab energiakadu, EPBT 0.5 - 2 aastaga. Emissioonid on madalamad (100 - 300 g co₂e/vatt), kuid CDTE moodulid kannavad kaadmiumi toksilisuse riske.
Paigaldusfaas
Tavapärased moodulid vajavad tasaseid pindu ja tugistruktuure, mis nõuavad rohkem maad (koos taimestiku puhastamise) ja raskema transpordiga, suurendades heitkoguseid. Katusealused installatsioonid võivad nõuda struktuurilise tugevdamist.
Paindlikud moodulid, kerged ja painutavad, sobivad kõverdatud/ebakorrapärased pinnad, vähendades maakasutust. Sageli paigaldavad nad ilma mahukate toetusteta, vähendades transpordienergiat ja saidi heitkoguseid.
Operatiivfaas
Mõlemad toodavad puhast elektrit, nihutades fossiilkütusi. Tavalised moodulid on tundlikud kuumuse ja varjutamise suhtes, vajades sihtmärkide saavutamiseks potentsiaalselt rohkem ühikuid.
Paindlikud moodulid toimivad paremini hämaras ja kõrgel temperatuuril, millel on parem varjutusoll, vähendades vajadust lisamoodulite järele.
Rakenduspõhised eelised
Paindlikud moodulid
Kumerad hoonepinnad (0,1-0,3kg/m² vs . 12 kg/m² C-si jaoks)
Sõiduki integreerimine (Tesla Cybertrucki juhtumianalüüs: lisatud 15 km/päevas)
Integreeritud fotogalvaaniline (BIPV): paindlikke mooduleid saab hoonete, katuste või akende osana suurepäraselt integreerida hoonetega, saavutades fotogalvaanilise energiatootmise kahesugused eesmärgid ja esteetika ehitamine.
Tavalised moodulid
Suuremahulised kommunaalteenuste saidid (30-aastane töökindluse kontrollimine)
Kõrge kiirituspiirkond (parem ultraviolett -stabiilsus)
Järeldus
Kui tavalised PV -moodulid säilitavad tõhususe ja pankrottide paremuse, võimaldavad paindlikud tehnoloogiad uusi rakendusparadigmasid. Valik sõltub projektispetsiifilistest nõuetest kaalu, vormifaktori ja vastupidavuse osas.
