Koji se materijali koriste u solarnim energetskim sistemima? - Znanje

Fotonaponski (PV) materijali: Srce solarne energije

1. Solarni paneli

Većina solarnih panela je napravljena od silicijuma, koji je jeftin, a ima ga u okruženju. Na osnovu svojstva silokona, koji pretvara svjetlost u električnu energiju, postoje dvije osnovne varijante panela koje proizvodi silokon: mono i multi polisilokon; zatim tu su paneli od tankog filma. Ovi tankoslojni paneli mogu uključivati i druge elemente kao što su: kadmijum telurid, bakar indijum galij selenid, drugi amorfni silicijum, i naravno opet silokon. Tipično, tankoslojni paneli su također jeftiniji od polikristala, međutim stopa konverzije energije je obično niža od polisilokon panela.

2. Invertori
Invertori se takođe proizvode od poluprovodnika i silicijuma. Većina ljudi koristi centralni inverter kao svoju vrstu pretvarača. Najizdržljiviji je i najpouzdaniji.

3. Sistemi montaže

Sistemi za montažu su napravljeni od materijala otpornih na vremenske uslove kao što su aluminijum, nerđajući čelik i pocinčani čelik.

4. Ožičenje i električne komponente
Bakar služi kao glavni provodnik ožičenja. Kako bi se ožičenje zaštitilo od oštećenja i okoliša, bakrene žice su zaštićene izolacijskim materijalima kao što su PVC ili polietilen.

5. Baterije

Sistemi koji koriste solarnu energiju obično koriste sljedeće baterije: olovne kiseline, nikl-kadmijum i litijum-jonske. Dugi kadmijum i litijum jonski postaju sve popularniji kako im se cene smanjuju, a kvalitet i efikasnost poboljšavaju. Lakši su i manji, što je dodatni bonus za efikasnost i racionalizaciju sistema.

Provodni materijali: nervni sistem

Efikasan prijenos energije oslanja se na ove kritične komponente:

a. Srebrna pasta

Srebrne elektrode prikupljaju elektrone iz ćelija. Svaki panel koristi ~20 g srebra, što predstavlja 10% globalne potražnje. Istraživanje pasta na bazi bakra{4}}ima za cilj smanjenje troškova.

b. Bakarno ožičenje

Sveukupne bakrene šipke koje su napravljene za prijenos energije koja dolazi od pojedinačnih solarnih ćelija do invertera. Bakar je takođe poznat po svojoj izuzetno visokoj provodljivosti, što znači da će takođe ograničiti gubitak energije, nešto izuzetno kritično u velikim sistemima.

c. Poluprovodnici od silicijum karbida (SiC).

SiC se koristi u inverterima i može podnijeti visoke napone bez pregrijavanja. Ovo povećava efikasnost za oko 1-2% kada ga uporedite sa običnim silicijumom.

Skladištenje energije: premošćivanje solarnog jaza

Da bi se prevladala isprekidanost Sunca, ovi materijali pohranjuju višak energije:
A. Litijum{1}}jonske baterije

Dominirajući tržištem, litijum{0}}jonske baterije nude 90–95% efikasnosti i 10,000+ ciklusa punjenja. Za kuće i mreže, savršeni su.
B. Baterije koje koriste jone natrija

Natrijum{0}}jonska tehnologija koristi lako dostupne materijale kao što je natrijum gvožđe fosfat i 30% je jeftinija od litijuma. idealno za skladištenje na mreži.
C. Baterije sa redoks protokom vanadijuma

Oni pohranjuju energiju u tečnim elektrolitima, nudeći skladištenje od 100+ MWh. Njihova skalabilnost odgovara industrijskim aplikacijama.

Održivost: materijalni izazov

Solarni bum donosi kompromise za okoliš-:

a. Ograničenja resursa

Količina ugljičnog dioksida koji se troši tokom procesa rafiniranja silicijuma izmjerena je na 1,5 tona po toni rafiniranog silicijuma; međutim, recikliranje silicijuma to smanjuje na samo 0,075 tona CO₂ kroz implementaciju recikliranja.

b. Rizici od toksičnosti

Očekivana neposredna nestašica srebra pokreće razvoj novih proizvoda na bazi bakra-, čime se štedi cijena i dostupnost bakra od promjene nivoa čistoće i ostavlja ga da se koristi kao sirovina.