Kādi materiāli tiek izmantoti saules enerģijas sistēmās? - Zināšanas

Fotoelementu (PV) materiāli: saules enerģijas sirds

1. Saules paneļi

Lielākā daļa saules paneļu ir izgatavoti no silīcija, kas ir lēts un vidē ir daudz. Pamatojoties uz silona īpašību, kas pārvērš gaismu elektrībā, ir divas galvenās silokona ražoto paneļu šķirnes: mono un multi polisilokons; tad ir plānās plēves paneļi. Šajos plānās plēves paneļos var būt arī citi elementi, piemēram, kadmija telurīds, vara indija gallija selenīds, cits amorfs silīcijs un, protams, atkal silons. Parasti plānās plēves paneļi ir arī lētāki nekā polikristāli, taču enerģijas pārveidošanas ātrums parasti ir zemāks nekā polisilikona paneļiem.

2. Invertori
Invertori tiek izgatavoti arī no pusvadītājiem un silīcija. Lielākā daļa cilvēku kā sava veida invertoru izmanto centrālo invertoru. Tas ir visizturīgākais un uzticamākais.

3. Montāžas sistēmas

Montāžas sistēmas ir izgatavotas no laikapstākļiem izturīgiem materiāliem, piemēram, alumīnija, nerūsējošā tērauda un cinkota tērauda.

4. Elektroinstalācija un elektriskās sastāvdaļas
Varš kalpo kā galvenais vadu vadītājs. Lai aizsargātu vadu no bojājumiem un apkārtējās vides ietekmes, vara vadi ir ekranēti ar izolācijas materiāliem, piemēram, PVC vai polietilēnu.

5. Baterijas

Sistēmās, kas izmanto saules enerģiju, parasti tiek izmantotas šādas baterijas: svina skābe, niķeļa kadmijs un litija jonu akumulatori. Garie kadmija un litija jonu modeļi kļūst arvien populārāki, samazinoties to cenām un uzlabojoties kvalitātei un efektivitātei. Tie ir vieglāki un mazāki, kas ir sistēmas papildu efektivitātes un racionalizācijas bonuss.

Vadītspējīgi materiāli: nervu sistēma

Efektīva enerģijas pārnešana ir atkarīga no šiem kritiskajiem komponentiem:

a. Sudraba pasta

Sudraba elektrodi savāc elektronus no šūnām. Katrs panelis izmanto ~20g sudraba, kas veido 10% no pasaules pieprasījuma. Vara-bāzētu pastas izpētes mērķis ir samazināt izmaksas.

b. Vara elektroinstalācija

Kopējie vara spuldžu stieņi, kas ir veidoti, lai pārsūtītu enerģiju, kas nāk no atsevišķām saules baterijām uz invertoriem. Varš ir pazīstams arī ar savu ārkārtīgi augsto vadītspēju, kas nozīmē, ka tas arī ierobežos enerģijas zudumus, kas ir ārkārtīgi svarīgi lielās sistēmās.

c. Silīcija karbīda (SiC) pusvadītāji

SiC tiek izmantots invertoros, un tas var apstrādāt augstu spriegumu bez pārkaršanas. Tas palielina efektivitāti par aptuveni 1–2%, salīdzinot ar parasto silīciju.

Enerģijas uzglabāšana: Saules plaisas pārvarēšana

Lai pārvarētu saules enerģijas pārtraukumus, šie materiāli uzglabā lieko enerģiju:
A. Litija{1}}jonu akumulatori

Tirgū dominējošie litija{0}}jonu akumulatori piedāvā 90–95% efektivitāti un 10,000+ uzlādes ciklus. Mājām un režģiem tie ir ideāli piemēroti.
B. Baterijas, kurās izmanto nātrija jonus

Nātrija{0}}jonu tehnoloģijā tiek izmantoti viegli pieejami materiāli, piemēram, nātrija dzelzs fosfāts, un tā ir par 30% lētāka nekā litijs. ideāli piemērots uzglabāšanai režģa mērogā.
C. Baterijas ar vanādija redox plūsmu

Tie uzglabā enerģiju šķidros elektrolītos, piedāvājot 100+ MWh uzglabāšanu. To mērogojamība ir piemērota rūpnieciskiem lietojumiem.

Ilgtspējība: materiāls izaicinājums

Saules enerģijas uzplaukums rada kompromisus{0}}videi:

a. Resursu ierobežojumi

Oglekļa dioksīda daudzums, kas iztērēts silīcija rafinēšanas procesā, ir 1,5 tonnas uz tonnu rafinētā silīcija; tomēr silīcija pārstrāde samazina to līdz 0,075 tonnām CO₂, ieviešot pārstrādi.

b. Toksicitātes riski

Paredzamais nenovēršamais sudraba trūkums veicina jaunu vara{0}}produktu izstrādi, tādējādi pasargājot vara cenu un pieejamību no tīrības līmeņa izmaiņām un ļaujot to izmantot kā izejvielu.