Inafasiriwa moja kwa moja kutoka kwa Wikipedia ya Kiingereza na Tafsiri ya Google

Kiini cha jua

Silili ya kawaida ya fuwele ya nishati ya jua (kama ya 2005). Mawasiliano ya umeme yanayotokana na mabasi (ya vipande vingi vya rangi ya fedha) na vidole (vidogo vidogo) vinachapishwa kwenye safu ya silicon.

Kiini cha jua , au kiini cha photovoltaic ( kilichojulikana hapo awali " betri ya jua " [1] ), ni kifaa cha umeme ambacho hubadili nishati ya mwanga moja kwa moja kwenye umeme na athari ya photovoltaic , ambayo ni jambo la kimwili na kemikali . [2] Ni aina ya kiini cha picha ya picha, kinachojulikana kama kifaa ambacho sifa za umeme, kama vile sasa, voltage, au upinzani, hutofautiana wakati wa mwanga. Siri za jua ni vitalu vya ujenzi wa moduli za photovoltaic, vinginevyo hujulikana kama paneli za jua .

Siri za jua zinaelezewa kuwa pichavoltaic , bila kujali kama chanzo ni mwanga wa jua au mwanga wa bandia. Wao hutumiwa kama photodetector (kwa mfano, detectors infrared ), kuchunguza mwanga au nyingine radiation umeme karibu na inayoonekana mbalimbali, au kupima mwanga mwanga.

Kazi ya kiini cha photovoltaic (PV) inahitaji sifa tatu za msingi:

  • Kuchukua mwanga, kuzalisha jozi ya elektroni - shimo au excitons .
  • Kutenganishwa kwa flygbolag za malipo ya aina tofauti.
  • Uchimbaji tofauti wa flygbolag hizo kwa mzunguko wa nje.

Kwa upande mwingine, mtozaji wa nishati ya nishati ya nishati ya jua hutoa joto kwa kunyonya jua, kwa madhumuni ya inapokanzwa moja kwa moja au umeme usio wa moja kwa moja kutoka kwa joto. Kwa upande mwingine, "cellelectrolytic cell" ( kielelezo cha photoelectrochemical ), inahusu aina ya kiini cha photovoltaic (kama ilivyoandaliwa na Edmond Becquerel na seli za kisasa za jua za kushawishia rangi ), au kifaa kinachogawanya maji moja kwa moja kwenye hidrojeni na oksijeni kwa kutumia mwanga wa jua tu.

Yaliyomo

Maombi

Kutoka kwenye kiini cha jua kwenye mfumo wa PV. Mchoro wa vipengele vinavyowezekana vya mfumo wa photovoltaic

Mkutano wa seli za jua hutumiwa kufanya modules za jua zinazozalisha umeme kutoka jua , kama zinajulikana na "moduli ya jua ya joto" au "jopo la maji ya jua la moto". Safu ya nishati ya jua huzalisha nguvu ya jua kwa kutumia nishati ya jua .

Viini, modules, paneli na mifumo

Vipengele vya jua nyingi katika kundi lililounganishwa, vyote vinavyotokana na ndege moja, hufanya jopo la photovoltaic ya jua au moduli ya jua photovoltaic. Modules Photovoltaic mara nyingi huwa na karatasi ya kioo upande wa jua, kuruhusu mwanga kupitisha wakati wa kulinda safu za semiconductor. Seli za jua kawaida huunganishwa katika mfululizo wa mfululizo na sambamba au mfululizo katika modules, na kujenga voltage ya kuongezea. Kuunganisha seli katika ufananisho huzalisha sasa ya juu; hata hivyo, matatizo kama vile madhara ya kivuli yanaweza kuzuia kamba dhaifu (chini ya mwanga) sambamba (idadi ya mfululizo wa kushikamana) kusababisha uharibifu mkubwa wa nguvu na uharibifu iwezekanavyo kwa sababu ya upungufu wa nguvu unaotumiwa kwa seli zilizovuliwa na washirika wao. Nguvu za seli za mfululizo hufanyika kwa kujitegemea na haziunganishwa sambamba, ingawa kama ya mwaka 2014, masanduku ya nguvu ya mtu binafsi hutolewa kwa kila moduli, na yanaunganishwa kwa sambamba. Ingawa modules zinaweza kuunganishwa ili kuunda safu na voltage ya kilele cha DC inayohitajika na kupakia uwezo wa sasa, kwa kutumia MPPTs huru (wapimaji wa nguvu za kiwango cha juu ) ni vyema. Vinginevyo, diodes ya shunt inaweza kupunguza kupoteza nguvu ya kivuli kwenye safu na seli za mfululizo / sambamba zilizounganishwa. [ citation inahitajika ]

Bei za kawaida za mfumo wa PV mwaka 2013 katika nchi zilizochaguliwa (USD)
USD / W Australia China Ufaransa Ujerumani Italia Japani Uingereza Marekani
Makazi 1.8 1.5 4.1 2.4 2.8 4.2 2.8 4.9
Biashara 1.7 1.4 2.7 1.8 1.9 3.6 2.4 4.5
Uwezeshaji wa huduma 2.0 1.4 2.2 1.4 1.5 2.9 1.9 3.3
Chanzo: IEA - Mfumo wa Teknolojia ya Teknolojia: ripoti ya Nishati ya jua ya Photovoltaic , toleo la 2014 [3] : 15
Kumbuka: DOE - Mwelekeo wa bei ya Picha ya Vipodozi huonyesha bei ya chini kwa Marekani [4]

Historia

Athari ya photovoltaic ilionyeshwa kwanza na mwanafizikia wa Kifaransa Edmond Becquerel . Mwaka 1839, akiwa na umri wa miaka 19, alijenga kiini cha kwanza cha photovoltaic katika maabara ya baba yake. Willoughby Smith kwanza alielezea "Athari ya Nuru kwenye Selenium wakati wa kifungu cha sasa cha umeme" katika sura ya 20 Februari 1873 ya Hali . Mwaka 1883 Charles Fritts kujengwa kwanza imara hali photovoltaic seli na mipako semiconductor selenium na safu nyembamba ya dhahabu na kuunda makutano; kifaa kilikuwa karibu na% 1 tu.

Mnamo mwaka wa 1888, mwanafizikia wa Kirusi Aleksandr Stoletov alijenga kiini cha kwanza kulingana na athari ya picha ya nje iliyogunduliwa na Heinrich Hertz mwaka 1887. [5]

Mwaka wa 1905 Albert Einstein alipendekeza nadharia mpya ya mwanga na alielezea athari za picha katika karatasi ya kuvutia, ambayo alipokea Tuzo ya Nobel katika Fizikia mwaka wa 1921. [6]

Vadim Lashkaryov aligundua p - n- jukumu katika Cu Programu ya O na sulfudi ya fedha mwaka 1941. [7]

Russell Ohl alihalazimisha kiini cha kisasa semiconductor kiini cha jua mwaka 1946 [8] wakati akifanya kazi kwenye mfululizo wa maendeleo ambayo ingeweza kusababisha transistor .

Kiini cha kwanza cha vitendo vya photovoltaic kilionyeshwa hadharani tarehe 25 Aprili 1954 katika Maabara ya Bell . [9] Wavumbuzi walikuwa Calvin Souther Fuller na Gerald Pearson . [10]

Seli za jua zilipata ustadi na kuingizwa kwenye satellite ya Vanguard I ya 1958.

Maombi ya nafasi ya

Siri za jua zilitumiwa kwanza katika programu maarufu wakati zilipendekezwa na zinazunguka kwenye satellite ya Vanguard mwaka 1958, kama chanzo mbadala cha nguvu kwa chanzo cha nguvu cha betri . Kwa kuongeza seli kwa nje ya mwili, muda wa utume unaweza kupanuliwa bila mabadiliko makubwa kwa sarafu au mifumo yake ya nguvu. Mnamo mwaka wa 1959 Marekani ilianzisha Explorer 6 , ikilinganisha na mihuri ya jua yenye mviringo, ambayo ilikuwa kipengele cha kawaida katika satelaiti. Makundi haya yalikuwa na seli 96 za Hoffman za jua .

Katika miaka ya 1960, seli za jua zilikuwa (na bado ni) chanzo kikuu cha nguvu kwa satelaiti nyingi za dunia zinazozunguka na probes kadhaa katika mfumo wa jua, kwani walitoa uwiano bora zaidi wa uzito . Hata hivyo, mafanikio haya yaliwezekana kwa sababu katika matumizi ya nafasi, gharama za mfumo wa nguvu zinaweza kuwa za juu, kwa sababu watumiaji wa nafasi walikuwa na chaguzi nyingine za nguvu, na walikuwa tayari kulipa seli bora zaidi. Soko la umeme wa nafasi lilisababisha maendeleo ya ufanisi mkubwa katika seli za jua hadi National Foundation Foundation "Utafiti wa Maombi ya Taifa" ilianza kushinikiza maendeleo ya seli za jua kwa ajili ya matumizi ya ardhi.

Katika miaka ya 1990 teknolojia kutumika kwa ajili ya nafasi ya jua seli diverged kutoka teknolojia silicon kutumika kwa ajili ya paneli ya duniani, na spacecraft maombi kuhama kwa gallium arsenide makao semiconductor vifaa III-V, ambayo kisha tolewa katika kisasa III-V multijunction photovoltaic seli kutumika juu ya ndege.

Kupunguza bei

Marekebisho yalikuwa ya taratibu zaidi ya miaka ya 1960. Hii pia ndiyo sababu gharama zilibakia juu, kwa sababu watumiaji wa nafasi walipenda kulipa kwa seli bora zaidi, wakiacha sababu yoyote ya kuwekeza katika ufumbuzi wa gharama nafuu, chini ya ufanisi. Bei iliamua kwa kiasi kikubwa sekta ya semiconductor; kuhamia kwa mizunguko jumuishi katika miaka ya 1960 ilisababisha upatikanaji wa boules kubwa kwa bei ya chini ya jamaa. Kama bei yao ilipungua, bei ya seli zilizosababisha pia zilifanya. Madhara haya yanayopungua kiini cha 1971 inachukua $ 100 kwa watt. [11]

Mwishoni mwa mwaka wa 1969 Elliot Berman alijiunga na kazi ya Exxon ambayo ilikuwa inataka miradi miaka 30 baadaye na mwezi wa Aprili 1973 alianzisha Solar Power Corporation, kampuni ndogo ya Exxon wakati huo huo. [12] [13] [14] Kikundi hiki kilihitimisha kuwa nguvu za umeme itakuwa ghali zaidi ya mwaka 2000, na kuhisi kuwa ongezeko hili la bei litafanya vyanzo vya nishati mbadala kuvutia zaidi. Alifanya utafiti wa soko na alihitimisha kuwa bei kwa watt ya dola 20 / watt ingekuwa na mahitaji makubwa. [12] Timu hiyo iliondoa hatua za kuifuta wafers na kuzipaka kwa safu ya kupinga, na kutegemea uso wa safu mbaya. Timu pia kubadilishwa vifaa vya gharama kubwa na mkono wiring zinazotumika katika zana nafasi kwa printed mzunguko wa bodi nyuma, akriliki plastiki mbele, na Silicone gundi kati ya mbili, "potting" seli. [15] Seli za jua zinaweza kutumiwa kwa kutumia vifaa vya kutupwa kutoka soko la umeme. By 1973 alitangaza bidhaa, na SPC wanaamini Tideland Signal kutumia paneli yake kwa nguvu navigational maboya , awali kwa Marekani Coast Guard. [13]

Utafiti na uzalishaji wa viwanda

Utafiti wa nguvu za jua kwa ajili ya maombi ya nchi ulikuwa maarufu na Idara ya Utafiti wa Maendeleo ya Nishati ya Solar ya Taifa ya Marekani ya Taifa ya Sayansi katika "Programu ya Utafiti Uliohitajika kwa Taifa", ambayo ilianza mwaka wa 1969 hadi 1977, [16] na utafiti uliofadhiliwa juu ya kuendeleza nguvu za jua kwa mifumo ya nguvu za umeme. Mkutano wa 1973, "Mkutano wa Cherry Hill", uliweka malengo ya teknolojia inayotakiwa kufanikisha lengo hili na kutaja mradi mkali wa kuwafikia, kukataa mpango wa utafiti uliotumika ambao utaendelea kwa miongo kadhaa. [17] Hatimaye mpango huo ulichukuliwa na Utawala wa Nishati ya Utafiti na Maendeleo (ERDA), [18] ambayo baadaye iliunganishwa katika Idara ya Nishati ya Marekani .

Kufuatia mgogoro wa mafuta ya mwaka 1973 , kampuni za mafuta zilizotumia faida zao za juu ili kuanza (au kununua) makampuni ya jua, na kwa miaka mingi wazalishaji wakuu. Exxon, ARCO, Shell, Amoco (baadaye ilinunuliwa na BP) na Mobil zote zilikuwa na mgawanyiko mkubwa wa nishati ya jua wakati wa miaka ya 1970 na 1980. Makampuni ya teknolojia pia yalishiriki, ikiwa ni pamoja na General Electric, Motorola, IBM, Tyco na RCA. [19]

Kupungua kwa gharama na ukuaji wa ufafanuzi

Bei kwa historia ya watt kwa seli za kawaida ( c-Si ) tangu jua 1977
Sheria ya Swanson - Curve ya kujifunza ya PV ya jua
Ukuaji wa photovoltaics - Ufikiaji wa PV ulimwenguni pote

Kurekebisha kwa mfumuko wa bei, ni gharama ya $ 96 kwa watt kwa moduli ya jua katikati ya miaka ya 1970. Maboresho ya mchakato na kuongeza kubwa sana katika uzalishaji umeleta takwimu hiyo chini ya 99%, hadi 68 ¢ kwa watt mwaka 2016, kulingana na data kutoka Bloomberg New Energy Finance. [20] Sheria ya Swanson ni uchunguzi sawa na Sheria ya Moore ambayo inasema kwamba bei za jua za kiini huanguka kwa asilimia 20 kwa kila mara mbili ya uwezo wa sekta. Ilionyeshwa katika makala katika gazeti la Uingereza kila wiki The Economist mwishoni mwa mwaka wa 2012. [21]

Maboresho zaidi yamepungua gharama ya uzalishaji kwa chini ya $ 1 kwa watt, na gharama za jumla vizuri chini ya $ 2. Mizani ya gharama za mfumo zilikuwa za juu kuliko za paneli. Makopo makubwa ya kibiashara yanaweza kujengwa, tangu mwaka wa 2010, chini ya dola 3.40 kwa watt, iliyoagizwa kikamilifu. [22] [23]

Kama sekta ya semiconductor ilihamia kwa boules milele-kubwa, vifaa vya zamani kuwa nafuu. Ukubwa wa kiini kukua kama vifaa vilivyopatikana kwenye soko la ziada; Vipande vya awali vya ARCO vya jua vilikuwa vinatumia seli mbili hadi 50 mm. Vipande vya miaka ya 1990 na mapema ya 2000 vilitumiwa kwa kawaida 125 mm safu; tangu 2008, karibu kila paneli mpya hutumia seli 156 mm. Utangulizi ulioenea wa televisheni za skrini ya gorofa mwishoni mwa miaka ya 1990 na mapema miaka ya 2000 ilisababisha kupatikana kwa upana wa karatasi kubwa za kioo ili kufunika paneli.

Katika miaka ya 1990, seli za polysilicon ("poly") zilizidi kuwa maarufu. Siri hizi hutoa ufanisi mdogo kuliko wenzao wa monosilicon ("mono"), lakini hupandwa kwa vats kubwa zinazopunguza gharama. Katikati ya miaka ya 2000, aina nyingi zilikuwa nyingi katika soko la jopo la gharama nafuu, lakini hivi karibuni mono imerejea kwa matumizi yaliyoenea.

Wafanyabiashara wa seli za msingi wa maji walijiunga na bei za juu za silicon mwaka 2004-2008 na kupunguza kasi ya matumizi ya silicon. Mwaka 2008, kwa mujibu wa Jef Poortmans, mkurugenzi wa idara ya kikaboni na ya jua ya IMEC , seli za sasa hutumia gramu 8-9 (0.28-0.32 oz) ya silicon kwa watt ya kizazi cha nguvu, pamoja na unene wa kioo katika eneo la microns 200. Paneli za silicon za kioo zinaongoza masoko ya duniani kote na hutengenezwa zaidi nchini China na Taiwan. Mwishoni mwa mwaka 2011, kushuka kwa mahitaji ya Ulaya imeshuka kwa bei za umeme za jua za fuwele kwa dola 1.09 [23] kwa watt chini kwa mwaka 2010. Bei iliendelea kuanguka mwaka 2012, na kufikia dola 0.62 / watt na 4Q2012. [24]

PV ya jua inakua kwa kasi zaidi Asia, na China na Japan sasa huhesabu kwa nusu ya kupelekwa duniani kote . [25] Global imewekwa PV uwezo kufikiwa angalau 301 gigawatts mwaka 2016, na ilikua kutoa 1.3% ya nguvu duniani kwa 2016. [26]

Nishati kiasi cha seli za jua na mafuta huunganishwa na wanadamu kwa dola; Nguvu ya kaboni ya teknolojia muhimu za kizazi cha umeme. [27]

Kwa kweli, nishati iliyounganishwa ya seli za jua za silicon kwa gharama ya dola imepita na mafuta yake tangu mwaka 2004. [27] Ilikuwa imarajia kuwa umeme kutoka kwa PV watakuwa na ushindani na gharama za jumla za umeme nchini Ulaya na wakati wa malipo ya nishati ya modules za silicon za fuwele zinaweza kupunguzwa chini ya miaka 0.5 na 2020. [28]

Misaada na usawa wa gridi

Ushuru wa jua maalum katika ushuru unatofautiana na nchi na ndani ya nchi. Ushuru huo unasisitiza maendeleo ya miradi ya jua. Uwiano wa gridi ulioenea, kiwango ambacho umeme wa photovoltaic ni sawa au bei nafuu kuliko nguvu ya gridi bila ruzuku, huenda inahitaji maendeleo katika mipaka yote mitatu. Washiriki wa matumaini ya jua kufikia usawa wa gridi ya kwanza katika maeneo yenye jua nyingi na gharama kubwa za umeme kama vile California na Japan . [29] Mwaka wa 2007 BP ilidai usawa wa gridi ya Hawaii na visiwa vingine vinavyotumia mafuta ya dizeli ili kuzalisha umeme. George W. Bush aliweka 2015 kama tarehe ya usawa wa gridi nchini Marekani. [30] [31] Chama cha Photovoltaic kiliripoti mwaka 2012 kwamba Australia imefikia ufanisi wa gridi ya taifa (kupuuza kulisha kwa ushuru). [32]

Bei ya paneli za jua ilianguka kwa kasi kwa miaka 40, kuingiliwa mwaka 2004 wakati ruzuku kubwa nchini Ujerumani iliongezeka kwa kiasi kikubwa mahitaji na kuongezeka sana kwa bei ya silicon iliyosafishwa (ambayo hutumiwa kwenye vifuniko vya kompyuta pamoja na paneli za jua). Uchumi wa 2008 na mwanzo wa viwanda vya Kichina ulisababisha bei kupungua kwa kushuka kwao. Katika miaka minne baada ya Januari 2008 bei za jua za jua nchini Ujerumani zimeshuka kutoka € 3 hadi € 1 kwa kilele cha watt. Wakati huo huo uwezo wa uzalishaji uliongezeka kwa ukuaji wa kila mwaka wa zaidi ya 50%. China iliongezeka kwa soko la asilimia 8% mwaka 2008 hadi zaidi ya 55% katika robo ya mwisho ya mwaka 2010. [33] Desemba 2012 bei ya paneli za nishati za jua za China zilipungua hadi $ 0.60 / Wp (modules za fuwele). [34] (Wififupisho Wp inasimama uwezo wa watt kilele, au uwezo wa kiwango cha juu chini ya hali bora. [35] )

Kufikia mwishoni mwa 2016, iliripotiwa kuwa bei za doa za paneli za jua zilizokusanyika (sio seli) zilianguka chini ya US $ 0.36 / Wp. Ilikadiriwa kuwa mtayarishaji mkubwa wa dunia, Trina Solar Ltd wa China, alikuwa anaweza kuuza kwa hasara. Wafanyabiashara wa pili wa ukubwa, Canada Solar Inc, waliripoti gharama za US $ 0.37 / Wp kwa robo ya tatu ya mwaka 2016, baada ya kuacha $ 0.02 kutoka kwa robo ya awali, na hivyo labda bado ni kuvunja hata. Wazalishaji wengi walitarajia gharama zitashuka karibu na dola 0.30 mwishoni mwa 2017. [36] Pia iliripotiwa kuwa mitambo mpya ya nishati ya jua ilikuwa nafuu sana kuwa mimea ya umeme ya makaa ya mawe yenye makaa ya mawe katika maeneo fulani ya dunia, na hii ilivyotarajiwa kuwa kesi katika dunia nyingi ndani ya miaka kumi. [37]

Nadharia

Kazi utaratibu wa seli nishati ya jua

Kiini cha jua kinafanya kazi kwa hatua kadhaa:

  • Photoni katika mwanga wa jua hupiga jopo la jua na hupatikana kwa vifaa vya semiconducting, kama vile silicon .
  • Electron ni msisimko kutoka kwa orbital yao ya sasa ya Masi / atomiki. Mara baada ya kusisimua electron inaweza kusambaza nishati kama joto na kurudi kwenye orbital yake au kusafiri kwa njia ya kiini mpaka kufikia electrode. Sasa inapita kupitia vifaa vya kufuta uwezekano na umeme huu unachukuliwa. Vifungo vya kemikali vya nyenzo ni muhimu kwa mchakato huu kufanya kazi, na kawaida silicon hutumiwa katika tabaka mbili, safu moja ina doped na boron , phosphorus nyingine. Tabaka hizi zina mashtaka tofauti ya umeme na kisha zinaendesha na zinaelekeza sasa za elektroni. [2]
  • Mfumo wa seli za jua hubadili nishati ya jua kwa kiasi kikubwa cha umeme wa moja kwa moja (DC).
  • Inverter inaweza kubadilisha nguvu ya kubadilisha sasa (AC).

Kiini kinachojulikana sana cha nishati ya nishati ya jua imetengenezwa kama sehemu kubwa ya eneo la p-n iliyotolewa kutoka kwa silicon. Aina nyingine za jua za seli za jua ni seli za jua za kikaboni, rangi ya seli za jua zinazohamasishwa, seli za jua za perovskite, seli za jua za nishati ya jua. Sehemu ya mwanga ya seli ya jua kwa ujumla ina filamu inayofanya wazi kwa kuruhusu mwanga kuingilia kwenye vifaa vya kazi na kukusanya zinazozalishwa flygbolag. Kwa kawaida, filamu zilizo na upezaji wa juu na uendeshaji wa juu wa umeme kama vile oksidi ya indiamu , kufanya polima au kufanya mitandao ya nanowire hutumiwa kwa kusudi. [38]

Ufanisi

Mpaka wa Shockley-Queisser kwa ufanisi wa upeo wa nishati ya jua. Watazamaji wenye pengo kati ya 1 na 1.5 eV , au mwanga wa karibu-infrared, wana uwezo mkubwa wa kuunda kiini cha junction bora. (Ufanisi "kikomo" umeonyeshwa hapa unaweza kupitiwa na seli nyingi za jua za jua .)

Ufanisi wa seli ya jua inaweza kupunguzwa kwa ufanisi wa kutafakari, ufanisi wa thermodynamic, ufanisi wa mgawanyiko wa malipo ya ufanisi na ufanisi wa uendeshaji. Ufanisi wa jumla ni bidhaa ya metrics hizi binafsi.

Kiini cha jua kina upepo wa ufanisi wa voltage, coefficients ya joto, na pembe za kivuli ambazo halali.

Kutokana na ugumu wa kupima vigezo hivi moja kwa moja, vigezo vingine vinabadilishwa: ufanisi wa thermodynamic, ufanisi wa quantum , ufanisi wa kiwango cha kiasi , uwiano wa V OC , na kujaza sababu. Hasara ya kutafakari ni sehemu ya ufanisi wa quantum chini ya " ufanisi wa nje ya kiasi ". Hasara za kukandamiza hufanya sehemu nyingine ya ufanisi wa quantum, uwiano wa V OC , na kujaza sababu. Hasara za kujikinga zimewekwa kwa kiasi kikubwa chini ya sababu ya kujaza, lakini pia hufanya sehemu ndogo za ufanisi wa quantum, uwiano wa V OC .

Kujaza sababu ni uwiano wa halisi ya kiwango cha juu obtainable nguvu kwa zao la wazi mzunguko voltage na mzunguko mfupi wa sasa . Hii ni parameter muhimu katika kutathmini utendaji. Mwaka 2009, kawaida ya seli za jua za kibiashara zilikuwa na sababu ya kujaza> 0.70. Vipengele vya Baraja B mara nyingi kati ya 0.4 na 0.7. [39] Seli zilizo na sehemu kubwa za kujaza zina upinzani wa chini mfululizo sawa na upinzani sawa wa shunt , hivyo chini ya sasa zinazozalishwa na seli hutoweka katika hasara za ndani.

Vifaa vya siliconi vya p-n vya junction ambavyo vinashughulikia sasa ni karibu na ufanisi wa upungufu wa nguvu wa 33.16%, [40] ilibainisha kuwa kikomo cha Shockley-Queisser mnamo mwaka wa 1961. Wakati uliokithiri, kwa idadi isiyo ya kiwango cha safu, kiwango cha sambamba ni 86% kutumia jua kali. [41]

Mwaka 2014, makampuni matatu yalivunja rekodi ya asilimia 25.6 kwa seli ya jua ya silika. Panasonic ilikuwa ya ufanisi zaidi. Kampuni hiyo ilihamia mawasiliano ya mbele kwa nyuma ya jopo, kuondoa maeneo yenye kivuli. Zaidi ya hayo walitumia filamu nyembamba za silicon mbele ya mbele ya safer ya juu (na ubora wa silicon) na nyuma ili kuondosha kasoro au karibu na eneo la uso. [42]

Mwaka 2015, kiini cha jua cha GaInP / GaAs // GaInAsP / GaInAs kiini cha jua kilifikia ufanisi wa rekodi mpya ya maabara ya asilimia 46.1 (ushirikiano wa jua = 312) katika ushirikiano wa Kifaransa na Ujerumani kati ya Taasisi ya Fraunhofer ya Fraunhofer ISE) , CEA-LETI na SOITEC. [43]

Mnamo Septemba 2015, Fraunhofer ISE ilitangaza ufanisi zaidi ya asilimia 20 kwa seli za epitaxial . Kazi ya kuimarisha uhifadhi wa mvuke wa mvuke wa anga (APCVD) katika mstari wa uzalishaji wa mstari ulifanywa kwa kushirikiana na NexWafe GmbH, kampuni iliyotolewa na Fraunhofer ISE ili kuuza biashara. [44] [45]

Kwa sekunde tatu za seli za nishati ya jua, rekodi ya dunia ni 13.6%, iliyowekwa Juni 2015. [46]

Mnamo 2016, watafiti wa ISE Fraunhofer walitangaza kiini cha jua cha GaInP / GaAs / Si cha tatu na vituo viwili vya kufikia ufanisi 30.2% bila mkusanyiko. [47]

Mnamo mwaka wa 2017, watafiti wa Maabara ya Nishati ya Nishati ya Taifa (NREL) huko Golden, Colorado waliweka rekodi ya dunia kwa ajili ya makutano mawili, kiini cha nishati ya jua cha monolitic kinachofikia 32.6% chini ya jua moja.

Muda wa wakati wa ufanisi wa uongofu wa nishati ya nishati ya nishati ya jua ( Maabara ya Nishati ya Taifa ya Nishati )

Vifaa

Global soko-kushiriki katika suala la uzalishaji wa kila mwaka na teknolojia ya PV tangu 1990

Siri za jua zinaitwa jina baada ya vifaa vya semiconducting wao ni wa. Vifaa hivi lazima iwe na sifa fulani ili kupata jua . Vipengee vingine vinatengenezwa kushughulikia jua inayofikia uso wa Dunia, wakati wengine ni optimized kwa matumizi katika nafasi . Seli za jua zinaweza kufanywa kwa safu moja tu ya vifaa vinavyojumuisha mwanga ( junction moja ) au kutumia maandalizi mbalimbali ya kimwili ( majadiliano mbalimbali ) ya kutumia fursa mbalimbali za kunyonya na malipo ya malipo.

Seli za jua zinaweza kuwekwa katika seli ya kwanza, ya pili na ya kizazi cha tatu. Seli-pia kizazi cha kwanza kuitwa kawaida, jadi au kaki makao seli-ni maandishi ya silicon fuwele , kibiashara predominant PV teknolojia, kuwa ni pamoja na vifaa kama vile polysilicon na monocrystalline silicon . Seli za pili za kizazi ni nyembamba za seli za nishati ya jua , ambazo zinajumuisha silicon amorphous , CdTe na seli za CIGS na ni muhimu kwa kibiashara katika vituo vya nguvu vya picha za vidole vya photovoltaic , kujenga photovoltaics jumuishi au mfumo mdogo wa kusimamia nguvu . Kizazi cha tatu cha seli za jua hujumuisha teknolojia kadhaa za filamu nyembamba ambazo zinaelezewa kama photovoltaics inayojitokeza-wengi wao bado hawajatumika kibiashara na bado ni katika awamu ya utafiti au maendeleo. Wengi hutumia vifaa vya kikaboni, mara kwa mara viungo vya organometallic pamoja na vitu visivyo na kawaida. Pamoja na ukweli kwamba ufanisi wao ulikuwa wa chini na utulivu wa nyenzo za kufungua mara nyingi ni mfupi sana kwa ajili ya matumizi ya biashara, kuna utafiti mwingi uliowekeza katika teknolojia hizi kama wanaahidi kufanikisha lengo la kuzalisha gharama nafuu, juu ya ufanisi seli za jua.

Silicon ya fuwele

Kwa mbali, vifaa vingi vinavyoenea kwa seli za jua ni fuwele la silika (c-Si), pia linajulikana kama "silika ya daraja la jua". Silicon nyingi hutenganishwa katika makundi mengi kulingana na kioo na ukubwa wa kioo katika ingot , Ribbon au safu . Siri hizi zinategemea kabisa dhana ya pn makutano . Siri za jua zilizofanywa kwa c-Si zinafanywa kutoka kwa safu kati ya 160 na 240 micrometers nene.

Monocrystalline silicon

Paa, bonnet na sehemu kubwa za shell ya nje ya Sioni zina vifaa vyenye ufanisi sana vya seli za silicon za monocrystalline

Seli za jua za masi- silioni (mono-Si) za jua zina ufanisi zaidi na zenye ghali kuliko aina nyingine za seli. Pembe za seli zinaonekana zimefungwa, kama octagon, kwa sababu nyenzo zimekatwa kutoka ingots za cylindrical, ambazo hupandwa kwa mchakato wa Czochralski . Jopo la jua linatumia seli za mono-Si zinaonyesha mfano tofauti wa almasi nyeupe nyeupe.

Maendeleo ya silika ya Epitaxial

Kaki epitaxial ya silicon fuwele inaweza kupandwa katika monocrystalline silicon "mbegu" kaki na kemikali mvuke utuaji (CVD), na kisha detached kama kaki binafsi kusaidia baadhi unene wa kawaida (kwa mfano, 250 m) ambayo inaweza kuwa manipulated kwa mkono, na moja kwa moja kubadilishwa kwa seli za safu kukatwa kutoka ingots monocrystalline silicon. Siri za jua zilizofanywa na mbinu hii " isiyo na kinga " inaweza kuwa na ufanisi unao karibu na wale wa seli za kukata, lakini kwa gharama ya chini ikiwa CVD inaweza kufanywa kwa shinikizo la anga katika mchakato wa juu wa kuingia. [44] [45] Upepo wa vitambaa vya epitaxial huweza kufungwa ili kuongeza ufumbuzi wa mwanga. [48] [49]

Mnamo Juni 2015, iliripotiwa kwamba heterojunction seli za jua zilizokua epitaxially kwenye aina za n-aina za monocrystalline silicon zilifikia ufanisi wa asilimia 22.5 juu ya eneo la kiini cha 243.4 cm . [50]

Polycrystalline silicon

Silicon ya polycrystalline , au seli za silicon (Multi-Si) za multicrystalline zinafanywa kutoka kwa vitalu vya mraba vikubwa vya silicon iliyofunikwa kwa makini na imara. Wao hujumuisha fuwele ndogo kutoa nyenzo yake ya kawaida ya chuma flake athari . Siri za polysilicon ni aina ya kawaida kutumika katika photovoltaics na ni ya chini ya gharama kubwa, lakini pia chini ya ufanisi, kuliko yale yaliyotolewa kutoka silicon monocrystalline.

Silicon ya Ribbon

Silicon ya riboni ni aina ya silicon ya polycrystalline-inapatikana kwa kuchora filamu nyembamba nyembamba kutoka silicon iliyoyeyushwa na matokeo ya muundo wa polycrystalline. Siri hizi ni za bei nafuu zaidi kuliko za-Si, kutokana na kupunguzwa sana kwa taka ya silicon, kama mbinu hii haihitaji kuunganisha kutoka kwa ingots . [51] Hata hivyo, pia ni chini ya ufanisi.

Masi-kama-silicon nyingi (MLM)

Fomu hii ilianzishwa mwaka wa 2000 na ilianzisha biashara karibu 2009. Pia inaitwa cast-mono, kubuni hii inatumia polycrystalline vyumba akitoa na "mbegu" ndogo ya mono vifaa. Matokeo yake ni nyenzo nyingi za mono ambazo ni polycrystalline karibu na nje. Ukikatwa kwa ajili ya usindikaji, sehemu za ndani ni seli za ufanisi mono-kama (lakini mraba badala ya "kununuliwa"), wakati mstari wa nje unauzwa kama wa kawaida. Mbinu hii ya uzalishaji husababisha seli za mono kama bei za aina nyingi. [52]

Filamu nyembamba

Teknolojia za filamu isiyofaa hupunguza kiasi cha vifaa vya kazi katika seli. Wengi miundo sandwich nyenzo ya kazi kati ya panes mbili ya kioo. Kwa kuwa paneli za jua za silicon zinatumia tu moja ya kioo, paneli nyembamba za filamu ni takriban mbili kama nzito kama paneli za silicon za fuwele, ingawa zina athari ndogo ya kiikolojia (iliyotokana na uchambuzi wa mzunguko wa maisha ). [53] [54]

Cadmium telluride

Telluride ya Cadmium ni pekee ya nyenzo za filamu nyembamba mpaka sasa kwa mpinzani wa silikoni ya fuwele kwa gharama / watt. Hata hivyo cadmium ni sumu na tellurium ( anion : "telluride") vifaa ni mdogo. Cadmium iliyopo katika seli itakuwa sumu kama iliyotolewa. Hata hivyo, kutolewa haiwezekani wakati wa operesheni ya kawaida ya seli na haitawezekana wakati wa fikira za paa. [55] mita ya mraba ya CdTe ina takribani kiasi sawa cha Cd kama betri moja ya seli ya nickel-cadmium C, kwa fomu iliyo na imara zaidi na ya chini. [55]

Nyemba ya shaba ya gallium selenide

Nyekundu ya shaba ya gallium selenide (CIGS) ni vifaa vya pengo moja kwa moja . Ina ufanisi mkubwa zaidi (~ 20%) kati ya vifaa vyote vya filamu vyema vya kibiashara (tazama CIGS seli ya jua ). Njia za jadi za utengenezaji zinahusisha michakato ya utupu ikiwa ni pamoja na ushirikiano wa evaporation na kupunguka. Mafanikio ya hivi karibuni katika jaribio la IBM na Nanosolar kupunguza gharama kwa kutumia taratibu za ufumbuzi zisizo na utupu. [56]

Silicon nyembamba filamu

Seli za sililicon nyembamba-filamu zinawekwa hasa na utupu wa mvuke wa kemikali (kawaida plasma-kuimarishwa, PE-CVD) kutoka gesi ya silane na gesi ya hidrojeni . Kulingana na vigezo vya uhifadhi, hii inaweza kuzaa silicon ya amorphous (a-Si au -Si : H), silicon protocrystalline au silicon ya nanocrystalline (nc-Si au nc-Si: H), pia inaitwa microcrystalline silicon. [57]

Silicon ya Amorphous ni teknolojia ya filamu nyembamba yenye maendeleo sana. Kiini cha nishati ya jua cha silicon (a-Si) kinapatikana kwa silicon isiyo ya fuwele au microcrystalline. Silicon ya Amorphous ina bandgap ya juu (1.7 eV) kuliko silicon ya fuwele (c-Si) (1.1 eV), ambayo ina maana inachukua sehemu inayoonekana ya wigo wa nishati ya jua zaidi kuliko sehemu kubwa ya nguvu ya infrared ya wigo. Uzalishaji wa seli za nishati za jua za Si-nyembamba hutumia kioo kama substrate na huweka safu nyembamba sana ya silicon na kuhifadhiwa kwa mvuke ya plasma iliyoimarishwa (PECVD).

Silicon ya protocrystalline yenye sehemu ya chini ya silicon ya nanocrystalline ni mojawapo kwa voltage ya juu ya mzunguko. [58] Nc-Si ina kuhusu bandgap sawa na c-Si na nc-Si na -Si inaweza faida kwa kuunganishwa katika tabaka nyembamba, kuunda kiini kilichopigwa kinachojulikana kama kiini cha tandem. Kiini cha juu katika-Si kinachukua mwanga unaoonekana na huacha sehemu ya infrared ya wigo kwa seli ya chini katika nc-Si.

Gallium arsenide filamu nyembamba

Vifaa vya semiconductor Gallium arsenide (GaAs) pia hutumiwa kwa seli za jua nyembamba za kinga za jua. Ingawa seli za GaAs ni ghali sana, zinashikilia rekodi ya dunia kwa ufanisi kwa seli moja ya junction ya jua saa 28.8%. [59] GaAs hutumiwa mara nyingi katika seli nyingi za photovoltaic kwa photovoltaics zilizojilimbikizia (CPV, HCPV) na kwa paneli za jua kwenye vituo vya nafasi , kama sekta inavyostahili ufanisi zaidi ya gharama za nguvu za jua za msingi .

Seli Multijunction

Dawn ya kW 10 ya mchana ya gallium arsenide safu ya jua kwa ugani kamili

Siri nyingi za junction zinajumuisha filamu nyingi nyembamba, kila moja kiini cha nishati ya jua kilichopandwa juu ya mwingine, kwa kawaida kutumia ephaxy ya mvuke ya metalikaliki . Kila safu ina nishati tofauti ya nishati ya bendi ili kuruhusu kupokea mionzi ya umeme juu ya sehemu tofauti ya wigo. Seli mbalimbali makutano walikuwa awali ya maendeleo kwa ajili ya maombi ya kipekee kama vile satelaiti na utafutaji nafasi , lakini sasa kutumika inazidi katika nchi kavu concentrator photovoltaics (CPV), teknolojia kujitokeza ambayo inatumia lenses na vioo ikiwa makini jua kwenye ndogo, yenye ufanisi mbalimbali makutano seli za jua. Kwa kuzingatia jua hadi mara elfu, High photovoltaics kujilimbikizia (HCPV) ina uwezo wa outcompete kawaida ya PV ya jua katika siku zijazo. [60] : 21,26

Vipande vya jua vya jua vinavyotokana na monolithic, mfululizo wa kushikamana, gallium indiamu phosphidi (GaInP), gallium arsenide (GaAs), na magumu ya germanium (Ge) p-n, huongeza mauzo, licha ya shinikizo la gharama. [61] Kati ya Desemba 2006 na Desemba 2007, gharama ya chuma cha 4N ya galliamu iliongezeka kutoka dola 350 kwa kilo hadi dola 6,80 kwa kila kilo. Zaidi ya hayo, bei ya chuma cha germanium imeongezeka kwa kiasi kikubwa hadi $ 1000-1200 kwa kilo mwaka huu. Vifaa hivi ni pamoja na gallium (4N, 6N na 7N Ga), arsenic (4N, 6N na 7N) na germanium, pyrolitic nitride boroni (pBN) muhimu kwa ajili ya kukua fuwele, na boroni oksidi, bidhaa hizi ni muhimu kwa sekta nzima ya viwanda. [ citation inahitajika ]

Kiini cha junction ya tatu, kwa mfano, inaweza kuwa na semiconductors: GaAs , Ge , na GaInP
2

. [62] Mara tatu-makutano GaAs seli nishati ya jua zilitumika kama chanzo cha umeme wa Kiholanzi mara nne World Solar Challenge washindi Nuna mwaka 2003, 2005 na 2007 na kwa Kiholanzi magari ya jua Solutra (2005) , Twente One (2007) na 21Revolution (2009). [ citation inahitajika ] GaAs msingi vifaa vya makutano mbalimbali ni seli zaidi ya nishati ya jua kwa sasa. Mnamo tarehe 15 Oktoba 2012, seli za metamorphic tatu za makutano zilifikia rekodi ya juu ya 44%. [63]

Mnamo mwaka wa 2016, mbinu mpya ilielezwa kwa kuzalisha vifuniko vya photovoltaic vilivyounganishwa kuchanganya ufanisi mkubwa wa seli za jua za nishati za jua za III-V na uchumi na utajiri wa uzoefu unaohusishwa na silicon. Matatizo ya kiufundi yaliyohusika katika kuongezeka kwa vifaa vya III-V juu ya silicon katika joto la juu linalohitajika, somo la utafiti kwa miaka 30, huepukwa na ukuaji wa epitaxial wa silicon kwenye GaAs kwa joto la chini na kuhifadhiwa kwa mvuke ya plasma iliyoimarishwa (PECVD) [64]

Utafiti katika seli za jua

Perovskite seli za jua

Perovskite seli za jua ni seli za jua ambazo zinajumuisha nyenzo zenye muundo wa perovskite kama safu ya kazi. Kwa kawaida, hii ni ya suluhisho iliyopangwa ya kikaboni ya bati-inorganiki au nyenzo za kuongoza halide. Ufanisi umeongezeka kutoka chini ya 5% wakati wa matumizi yao ya kwanza mwaka 2009 hadi zaidi ya 20% mwaka 2014, na kuwafanya teknolojia ya kuendeleza haraka sana na mada ya moto katika uwanja wa seli ya jua. [65] Perovskite seli za jua pia zinatabiri kuwa ni nafuu sana kuongezeka, na kuwafanya chaguo la kuvutia sana kwa biashara.

Kioevu inks

Mwaka 2014, watafiti katika Taasisi ya California NanoSystems waligundua kutumia kesterite na perovskite kuboresha ufanisi wa nguvu ya uongofu wa umeme kwa seli za jua. [66]

Upconversion na Downconversion

Upandaji wa Photon ni mchakato wa kutumia nishati mbili (kwa mfano, infrared) photons kuzalisha moja ya juu photon nguvu; downconversion ni mchakato wa kutumia photon moja ya nishati ya juu ( mfano , ultraviolet) kuzalisha photons mbili za chini za nishati. Aidha ya mbinu hizi zinaweza kutumiwa kuzalisha seli za jua za ufanisi zaidi kwa kuruhusu photons za jua kutumika zaidi. Ugumu, hata hivyo, ni kwamba ufanisi wa uongofu wa phosphors zilizopo kuonyesha up-au chini-kubadilika ni ndogo, na ni kawaida bendi nyembamba.

Mbinu moja ya upconversion ni kuingiza vifaa vya lanthanide- zilizowekwa ( Er 3+
, Yb 3+
, Ho 3+
au mchanganyiko), wakitumia faida yao ya luminescence ili kubadilisha mionzi ya infrared kwa mwanga unaoonekana. Mchakato wa upconversion hutokea wakati photons mbili za infrared zinaingizwa na ions za nadra za ardhi ili kuzalisha photon inayoweza kupunguzwa (high-energy). Kwa mfano, mchakato wa uhamisho wa nishati ya uhamisho (ETU), unajumuisha michakato ya uhamisho mfululizo kati ya ions za msisimko karibu na infrared. Vifaa vya upconverter vinaweza kuwekwa chini ya kiini cha jua ili kupata mwanga wa infrared ambao unapita kupitia silicon. Ions muhimu hutumiwa kwa kawaida katika hali ya mfululizo. Er +
Ions imekuwa kutumika zaidi. Er 3+
ions kunyonya mionzi ya jua karibu 1.54 μm. Er 3+ mbili
ions ambayo imechukua mionzi hii inaweza kuingiliana na kila mmoja kupitia mchakato wa upconversion. Ion ya msisimko hutoa mwanga juu ya bandgap ya Si ambayo inakabiliwa na kiini cha jua na inajenga jozi ya ziada ya shimo la elektroni ambayo inaweza kuzalisha sasa. Hata hivyo, ufanisi mkubwa ulikuwa mdogo. Aidha, miwani ya fluoroindate ina nishati ya chini ya phonon na imependekezwa kama tumbo la kufaa linalowekwa na Ho 3 +
ions. [67]

Dyes-absorbing dyes

Siri za nishati ya jua za Dye (DSSCs) zinafanywa kwa vifaa vya gharama nafuu na hazihitaji vifaa vya viwanda vilivyotengenezwa, hivyo vinaweza kufanywa kwa mtindo wa DIY . Kwa wingi lazima iwe na gharama kubwa zaidi kuliko viundo vya kiini vya hali ya juu imara . DSSC inaweza kuunganishwa kwenye karatasi rahisi na ingawa ufanisi wake wa uongofu ni chini ya seli bora za filamu nyembamba , uwiano wa bei / utendaji wake unaweza kuwa wa kutosha kuwawezesha kushindana na kizazi cha mafuta ya mafuta .

Kwa kawaida ruthenium metalorganic rangi (Ru-unaozingatia) hutumika kama monolayer wa vifaa mwanga-absorbing. Kiini cha jua kilichochezwa na rangi kinategemea safu ya mesoporous ya nanoparticulate titan dioksidi ili kuimarisha eneo la uso (200-300 m 2 / g TiO
2

, ikilinganishwa na takriban 10 m 2 / g ya kioo gorofa moja). Elektroni photogenerated kutoka mwanga kufyonza rangi ni kupita juu kwa n-aina TiO
2
na mashimo hufanywa na electrolyte upande wa pili wa rangi. Mzunguko umekamilika na wanandoa wa redox katika electrolyte, ambayo inaweza kuwa kioevu au imara. Aina hii ya kiini inaruhusu matumizi zaidi ya vifaa na hutengenezwa na uchapishaji wa skrini au bomba za ultrasonic , na uwezo wa gharama za usindikaji wa chini kuliko wale kutumika kwa seli za nishati ya jua. Hata hivyo, dyes katika seli hizi pia wanakabiliwa na uharibifu chini ya joto na mwanga wa UV na casing kiini ni vigumu kuziba kwa sababu ya vimumunyisho kutumika katika mkusanyiko. Usafirishaji wa kwanza wa moduli za jua za DSSC ilitokea mwezi Julai 2009 kutoka G24i Innovations. [68]

Vipengee vya quantum

Quantum dot seli nishati ya jua (QDSCs) ni msingi Gratzel seli, au rangi-kuhamasishwa nishati ya jua kiini usanifu, lakini kuajiri chini ya bendi pengo semiconductor nanoparticles , fabricated na crystallite ukubwa ndogo ya kutosha na kuunda dots quantum (kama vile CD , CdSe , Sb
2

S
3
, PbS , nk), badala ya rangi za kikaboni au za organometallic kama wachezaji wa mwanga. Ukimishaji wa ukubwa wa QD inaruhusu pengo la bendi liwekewe kwa kubadili ukubwa wa chembe. Pia wana coefficients kupotea high na umeonyesha uwezekano wa kizazi nyingi exciton . [69]

Katika QDSC, safu ya mesoporous ya titan dioksidi nanoparticles hufanya uti wa mgongo wa seli, kama ilivyo katika DSSC. Tio hii
2

safu inaweza kisha kufanywa photoactive na mipako na dakika semiconductor quantum kutumia dutu ya umwagaji kuhifadhi , electrophoretic deposition au adsonption safu ionic safu na mmenyuko. Mzunguko wa umeme unakamilishwa kupitia matumizi ya wanandoa wa kioevu au imara. Ufanisi wa QDSCs umeongezeka [70] hadi zaidi ya 5% inavyoonyeshwa kwa makutano ya maji ya maji [71] na seli za hali imara. [72] Kwa jitihada za kupunguza gharama za uzalishaji, kundi la Utafiti wa Prashant Kamat [73] lilionyesha rangi ya jua iliyofanywa na TiO
2
na CdSe ambayo inaweza kutumika kwa njia ya hatua moja kwa uso wowote conductive na ufanisi zaidi ya 1%. [74] Hata hivyo, kunywa kwa dakika za quantum (QDs) katika QDSCs ni dhaifu katika joto la kawaida. [75] Nanoparticles ya plasmasi yanaweza kutumiwa ili kukabiliana na upunguzaji dhaifu wa QDs (kwa mfano, nanostars). [76] Kuongeza vyanzo vilivyotokana na kupimia infrared kwa kusisimua intraband na mpito wa mpito wa QD ni suluhisho lingine. [75]

Siri / polymer seli za jua

Siri za jua za seli na seli za jua za polisi zinajengwa kutoka filamu nyembamba (kawaida 100 nm) za semiconductors za kikaboni ikiwa ni pamoja na polima, kama vile polyphenylene vinylene na molekuli ndogo huchanganywa kama phthalocyanine ya shaba (rangi ya bluu au kijani) na derivatives za kaboni na vile vile kama PCBM .

Wanaweza kusindika kutoka suluhisho la kioevu, kutoa uwezekano wa mchakato rahisi wa uchapishaji wa roll-to-roll, uwezekano wa kusababisha uzalishaji wa gharama nafuu, kwa kiasi kikubwa. Kwa kuongeza, seli hizi zinaweza kuwa na manufaa kwa baadhi ya programu ambapo mabadiliko ya mitambo na kutoweka ni muhimu. Sasa ufanisi wa kiini ni, hata hivyo, chini sana, na vifaa vya vitendo ni kimsingi haipo.

Ufanisi wa uongofu wa nishati umefikia hadi sasa kwa kutumia polima za conductive ni ndogo sana ikilinganishwa na vifaa vya kawaida. Hata hivyo, Konarka Power Plastic ilifikia ufanisi wa 8.3% [77] na seli za tani za kikaboni mwaka 2012 zilifikia 11.1%. [ citation inahitajika ]

Kanda ya kazi ya kifaa kikaboni ina vifaa viwili, wafadhili wa elektroni na mpokeaji mmoja wa elektroni. Wakati photon inabadilishwa kuwa jozi ya shimo la elektroni, kawaida katika nyenzo za wafadhili, mashtaka huwa na kubaki imefungwa kwa namna ya exciton , ikitenganisha wakati exciton inavyoshirikisha interface ya wafadhili-kukubali, tofauti na aina nyingi za seli za jua. Ufupi wa muda mfupi wa diffiton wa mifumo ya polymer huwa na kupunguza ufanisi wa vifaa vile. Interfaces Nanostructured, wakati mwingine kwa njia ya heterojunctions wingi, inaweza kuboresha utendaji. [78]

Mnamo mwaka 2011, watafiti wa Jimbo la MIT na Jimbo la Michigan walitengeneza seli za jua kwa ufanisi wa nguvu karibu na 2% kwa uwazi kwa jicho la mwanadamu kubwa zaidi ya 65%, linalopatikana kwa kuzingatia kwa makini sehemu za ultraviolet na karibu-infrared ya wigo na misombo ndogo ya molekuli . [79] [80] Watafiti wa UCLA hivi karibuni walitengeneza kiini cha nishati ya jua ya polisi ya jua, kwa kufuata mbinu hiyo hiyo, ambayo ni 70% ya uwazi na ina ufanisi wa kubadilika kwa nguvu ya 4%. [81] [82] [83] Haya nyepesi, rahisi kubadilika zinaweza kutolewa kwa kiasi kikubwa na inaweza kutumika kutengeneza madirisha yanayotoa nguvu.

Mwaka 2013, watafiti walitangaza seli za polymer na ufanisi wa 3%. Walitumia block copolymers , kujitegemea kukusanya vifaa vya kikaboni ambavyo hujipanga wenyewe katika tabaka tofauti. Utafiti ulilenga P3HT-b-PFTBT ambayo hutenganisha katika bendi ya 16 nanometers pana. [84] [85]

Vipengele vya kushawishi

Vipengele vya kupitisha hubadilisha sifa zao za kunyonya / kutafakari kutegemea kujibu hali ya mazingira. Vifaa vinavyofaa vinajibu kwa kiwango na mwanga wa mwanga wa tukio. Kwa sehemu ya kiini ambapo mwanga ni mkali zaidi, uso wa seli hubadilishana na kutafakari, na kuruhusu mwanga kupenya kiini. Sehemu nyingine za seli hubakia kutafakari kuongeza uhifadhi wa mwanga unaoingia ndani ya seli. [86]

Mwaka wa 2014, mfumo ulijengwa unaojumuisha uso unaofaa na substrate ya kioo ambayo inaelekeza kufyonzwa kwenye umbo la mwanga kwenye kando ya karatasi. Mfumo huo pia unajumuisha safu ya lenses / vioo vya kuzingatia mwanga kwenye uso unaofaa. Wakati siku inavyoendelea, nuru inayojilimbikizia inaendelea pamoja na uso wa seli. Uso huo unaogeuka kutoka kwa kutafakari na kuifanya wakati mwanga ulipojilimbikizia na kurudi kutafakari baada ya kuongezeka kwa mwanga. [86]

Urekebishaji wa uso

Kwa miaka iliyopita, watafiti wamekuwa wakijaribu kupunguza bei ya seli za jua wakati wa kuongeza ufanisi. Kiini cha nusu ya jua kiini cha jua ni kizazi kikubwa cha pili cha nishati ya jua kiini kilichopunguzwa unene kwa gharama ya ufanisi wa mwanga. Jitihada za kuongeza ufanisi wa ngozi ya mwanga na unene uliopunguzwa umefanywa. Maandishi ya uso ni moja ya mbinu za kupunguza hasara ya macho ili kuongeza mwanga unyeke. Hivi sasa, mbinu za kuandika maandishi juu ya picha za silicon photovoltaics zinavutia sana. Maandishi ya uso yanaweza kufanywa kwa njia nyingi. Mifuko moja ya fuwele ya silika ya fuwele inaweza kuzalisha piramidi za msingi za mraba juu ya uso kwa kutumia deschants ya anisotropic. [87] Uchunguzi wa hivi karibuni unaonyesha kuwa c-Si wafifia inaweza kuweka chini ili kuunda piramidi zilizoingizwa kwa nano. Vipengele vya jua vya jua vya silika, kwa sababu ya ubora duni wa kioo, hazifanyi vizuri kuliko seli moja za jua za kioo, lakini seli za jua za mc-Si bado zinatumiwa sana kwa sababu ya matatizo duni ya viwanda. Inaripotiwa kwamba seli za jua nyingi za jua zinaweza kuwa na uso wa juu ili kufanikisha ufanisi wa uongofu wa nishati ya jua sawa na ile ya seli za silicon za monocrystalline, kwa njia ya isonga ya isotropic au mbinu za photolithography. [88] [89] Mvua wa mwanga wa tukio kwenye uso wa texture hauonyeshe nyuma kwa hewa kinyume na mionzi kwenye uso wa gorofa. Badala ya mionzi ya mwanga hupigwa tena kwenye uso mwingine tena kutokana na jiometri ya uso. Utaratibu huu unaboresha mwanga mkubwa kwa ufanisi wa uongofu wa umeme, kwa sababu ya ongezeko la mwanga. Hii athari ya texture pamoja na mwingiliano na interfaces nyingine kwenye moduli ya PV ni kazi ya kusanya macho ya changamoto. Njia ya ufanisi kwa ufanisi na ufanisi ni formalism ya OPTOS . [90] Mwaka 2012, watafiti wa MIT waliripoti kwamba filamu za C-Si zilizotengenezwa na piramidi zilizoingizwa na nanoscale zinaweza kufikia upatikanaji wa mwanga sawa na mara 30 mpangilio mkubwa wa c-Si. [91] Kwa kuchanganya na mipako ya kupambana na kutafakari , mbinu ya kuchapisha uso inaweza kushikilia mionzi ya mwanga kwa ufanisi ndani ya seli nyembamba ya silicon ya jua. Kwa hiyo, unene wa required wa seli za jua hupungua na uongezekaji wa mionzi ya mwanga.

encapsulation

Seli za jua zinaingizwa katika resin ya wazi ya polymeric ili kulinda mikoa ya seli ya seli ya jua kwa kuwasiliana na unyevu, uchafu, barafu, na hali zingine zinazotarajiwa ama wakati wa operesheni au wakati unatumiwa nje. Inacapsulants hufanywa kwa kawaida kutoka kwa acetate ya polyvinyl au kioo. Vipungulizi vingi ni sare katika muundo na utungaji, ambayo huongeza ukusanyaji wa mwanga kwa sababu ya kupikwa kwa mwanga kutoka kwa jumla ya kutafakari ndani ya mwanga ndani ya resini. Utafiti umefanyika katika muundo wa encapsulant ili kutoa mkusanyiko zaidi wa mwanga. Encapsulants hizo kuwa ni pamoja na nyuso roughened kioo [92] Mambo diffractive, [93] mche arrays, [94] hewa Miche, [95] v-grooves, [96] kueneza mambo, pamoja na mbalimbali directional waveguide arrays. [97] Makundi ya Prism yanaonyesha ongezeko la jumla la 5% katika uongofu wa nishati ya nishati ya jua. [95] Vipu vya kazi ambavyo vinabadili mwanga wa infrared katika mwanga unaoonekana umeonyesha ongezeko la 30%. [98]

Tengeneza

Calculator ya jua-powered calculator

Seli za jua hushiriki baadhi ya mbinu za usindikaji na utengenezaji sawa na vifaa vingine vya semiconductor. Hata hivyo, mahitaji magumu ya usafi na kudhibiti ubora wa utengenezaji wa semiconductor ni zaidi walishirikiana na seli za jua, kupunguza gharama.

Vipande vya silicon za polycrystalline hufanywa na ingots za waya-sawing zilizokatwa-silicon zilizowekwa katika vitani 180 hadi 350 micrometer. Kaki ni kawaida kirahisi p-aina -doped. Usambazaji wa uso wa dopants wa aina ya n unafanywa kwa upande wa mbele wa safu. Hii huunda ap-n makutano ya nanometers mia chache chini ya uso.

Vipu vya kupinga vyema hutumiwa kawaida ili kuongeza kiasi cha mwanga pamoja na kiini cha jua. Nitridi ya silicon imepungua taratibu ya dioksidi kama nyenzo iliyopendekezwa, kwa sababu ya sifa zake bora za passivation. Inazuia upunguzaji wa carrier kwenye uso wa seli. Safu ya nanometers mia kadhaa hutumiwa kwa kutumia PECVD. Baadhi ya seli za jua zina nyuso za mbele ambazo zinafanana na mipako ya kupambana na kutafakari, huongeza kiasi cha mwanga kufikia safu. Nyuso hizo ziliwekwa kwanza kwa siliconi moja-kioo, ikifuatiwa na silicon ya multicrystalline kiasi fulani baadaye.

Mawasiliano kamili ya chuma ya eneo hufanywa juu ya uso wa nyuma, na mawasiliano ya chuma ya gridi kama vile "vidole" vyema na kubwa "mabasi ya basi" hupigwa screen kwenye uso wa mbele kwa kutumia pesa ya fedha . Hii ni mageuzi ya mchakato unaoitwa "mvua" kwa kutumia electrodes, kwanza ilivyoelezwa katika patent ya Marekani iliyotolewa mwaka wa 1981 na Bayer AG . [99] Kuwasiliana nyuma hufanywa na screen-printing chuma kuweka, kawaida aluminium. Kwa kawaida mawasiliano haya hufunika kila nyuma, ingawa baadhi ya miundo hutumia ruwaza ya gridi ya taifa. Kipako kinachopigwa kwa digrii mia kadhaa Celsius ili kuunda electrodes ya chuma katika mawasiliano ya ohmic na silicon. Makampuni mengine hutumia hatua ya ziada ya kupanua umeme ili kuongeza ufanisi. Baada ya kuwasiliana na chuma, seli za jua zinaunganishwa na waya za pamba au nyuzi za chuma, na hukusanyika kwenye modules au "paneli za jua". Paneli za jua zina karatasi ya hasira mbele, na encapsulation ya polymer nyuma.

Wazalishaji na vyeti

Uzalishaji wa seli ya jua na kanda [100]

Vipimo vya Maabara ya Nishati ya Taifa ya Renewable na inathibitisha teknolojia za jua. Makundi matatu ya kuaminika yanathibitisha vifaa vya jua: UL na IEEE (viwango vyote vya Marekani) na IEC .

Siri za jua zinazalishwa kwa kiasi kikubwa nchini Japan, Ujerumani, China, Taiwan, Malaysia na Marekani, wakati Ulaya, China, Marekani na Japan vimewala (94% au zaidi ya 2013) katika mifumo imewekwa. [101] Mataifa mengine yanapata uwezo mkubwa wa uzalishaji wa seli za nishati ya jua.

Uzalishaji wa kiini / moduli wa PV ulimwenguni uliongezeka kwa 10% mwaka 2012 licha ya kupungua kwa asilimia 9 ya uwekezaji wa nishati ya jua kwa mujibu wa "Ripoti ya Hali ya PV" iliyotolewa na Kituo cha Utafiti wa Pamoja wa Tume ya Ulaya . Kati ya uzalishaji wa seli ya 2009 na 2013 imetumwa mara nne. [101] [102] [103]

China

Kutokana na uwekezaji mkubwa wa serikali, China imekuwa nguvu kubwa katika viwanda vya jua. Makampuni ya Kichina yalizalisha seli za jua / moduli kwa uwezo wa ~ 23 GW mwaka 2013 (60% ya uzalishaji wa kimataifa). [101]

Malaysia

Mwaka 2014, Malaysia ilikuwa mtengenezaji wa tatu wa ukubwa wa vifaa vya photovoltaics , nyuma ya China na Umoja wa Ulaya . [104]

Marekani

Uzalishaji wa seli za nishati ya jua nchini Marekani umeteseka kutokana na mgogoro wa kifedha ulimwenguni , lakini imepata sehemu kwa sababu ya bei ya kuanguka ya silicon ya ubora. [105] [106]

Angalia pia

  • Athari ya photovoltaic athari
  • Jengo la kujitegemea
  • Silicon nyeusi
  • Maendeleo ya nishati
  • Nguvu ya electromotive (kiini cha jua)
  • Flexible substrate
  • Teknolojia ya kijani
  • Kiini cha nishati ya nishati ya jua
  • Orodha ya makampuni ya photovoltaics
  • Orodha ya aina za seli za jua
  • Ufuatiliaji wa nguvu ya kiwango cha juu
  • Metallurgiska daraja la silicon
  • Uchezaji mdogo
  • Nanoflake
  • Picha za picha
  • P-n makutano
  • Kiini cha plasmonic ya jua
  • Kuchapishwa kwa umeme
  • Ufanisi wa quantum
  • Nishati mbadala
  • Usindikaji wa roll-to-roll
  • Mwisho wa Shockley-Queisser
  • Vifaa vya Nishati ya jua na Seli za Solar (jarida)
  • Nishati ya jua ya uhakika wa ubora
  • Paa ya jua
  • Shingles ya jua
  • Tracker ya jua
  • Spectrophotometry
  • Nadharia ya seli za jua
  • Thermophotovoltaics

Marejeleo

  1. ^ Shockley, William; Queisser, Hans J. (1961). "Detailed Balance Limit of Efficiency of p-n Junction Solar Cells" (PDF) . Journal of Applied Physics . 32 (3): 510. Bibcode : 1961JAP....32..510S . doi : 10.1063/1.1736034 .
  2. ^ a b Solar Cells . chemistryexplained.com
  3. ^ "Technology Roadmap: Solar Photovoltaic Energy" (PDF) . IEA. 2014. Archived (PDF) from the original on 7 October 2014 . Retrieved 7 October 2014 .
  4. ^ "Photovoltaic System Pricing Trends – Historical, Recent, and Near-Term Projections, 2014 Edition" (PDF) . NREL. 22 September 2014. p. 4. Archived (PDF) from the original on 29 March 2015.
  5. ^ Gevorkian, Peter (2007). Sustainable energy systems engineering: the complete green building design resource . McGraw Hill Professional. ISBN 978-0-07-147359-0 .
  6. ^ "The Nobel Prize in Physics 1921: Albert Einstein" , Nobel Prize official page
  7. ^ Lashkaryov, V. E. (1941) Investigation of a barrier layer by the thermoprobe method , Izv. Akad. Nauk SSSR, Ser. Fiz. 5 , 442–446, English translation: Ukr. J. Phys. 53 , 53–56 (2008)
  8. ^ "Light sensitive device" U.S. Patent 2,402,662 Issue date: June 1946
  9. ^ "April 25, 1954: Bell Labs Demonstrates the First Practical Silicon Solar Cell" . APS News . American Physical Society. 18 (4). April 2009.
  10. ^ Tsokos, K. A. (28 January 2010). Physics for the IB Diploma Full Colour . Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-13821-5 .
  11. ^ Perlin 1999 , p. 50.
  12. ^ a b Perlin 1999 , p. 53.
  13. ^ a b Williams, Neville (2005). Chasing the Sun: Solar Adventures Around the World . New Society Publishers . p. 84. ISBN 9781550923124 .
  14. ^ Jones, Geoffrey; Bouamane, Loubna (2012). "Power from Sunshine": A Business History of Solar Energy (PDF) . Harvard Business School . pp. 22–23.
  15. ^ Perlin 1999 , p. 54.
  16. ^ The National Science Foundation: A Brief History , Chapter IV, NSF 88-16, 15 July 1994 (retrieved 20 June 2015)
  17. ^ Herwig, Lloyd O. (1999). "Cherry Hill revisited: Background events and photovoltaic technology status". AIP Conference Proceedings . National center for photovoltaics (NCPV) 15th program review meeting. AIP Conference Proceedings . 462 . p. 785. Bibcode : 1999AIPC..462..785H . doi : 10.1063/1.58015 .
  18. ^ Deyo, J. N., Brandhorst, H. W., Jr., and Forestieri, A. F., Status of the ERDA/NASA photovoltaic tests and applications project , 12th IEEE Photovoltaic Specialists Conf., 15–18 Nov. 1976
  19. ^ Reed Business Information (18 October 1979). The multinational connections-who does what where . Reed Business Information. ISSN 0262-4079 .
  20. ^ Buhayar, Noah (28 January 2016) Warren Buffett controls Nevada’s legacy utility. Elon Musk is behind the solar company that’s upending the market. Let the fun begin. Bloomberg Businessweek
  21. ^ "Sunny Uplands: Alternative energy will no longer be alternative" . The Economist. 21 November 2012 . Retrieved 28 December 2012 .
  22. ^ $1/W Photovoltaic Systems DOE whitepaper August 2010
  23. ^ a b Solar Stocks: Does the Punishment Fit the Crime? . 24/7 Wall St. (6 October 2011). Retrieved 3 January 2012.
  24. ^ Parkinson, Giles. "Plunging Cost Of Solar PV (Graphs)" . Clean Technica . Retrieved 18 May 2013 .
  25. ^ "Snapshot of Global PV 1992–2014" (PDF) . International Energy Agency — Photovoltaic Power Systems Programme. 30 March 2015. Archived from the original on 30 March 2015.
  26. ^ http://www.bp.com/en/global/corporate/energy-economics/statistical-review-of-world-energy/renewable-energy/solar-energy.html
  27. ^ a b Yu, Peng; Wu, Jiang; Liu, Shenting; Xiong, Jie; Jagadish, Chennupati; Wang, Zhiming M. (2016-12-01). "Design and fabrication of silicon nanowires towards efficient solar cells" . Nano Today . 11 (6): 704–737. doi : 10.1016/j.nantod.2016.10.001 .
  28. ^ Mann, Sander A.; de Wild-Scholten, Mariska J.; Fthenakis, Vasilis M.; van Sark, Wilfried G.J.H.M.; Sinke, Wim C. (2014-11-01). "The energy payback time of advanced crystalline silicon PV modules in 2020: a prospective study" . Progress in Photovoltaics: Research and Applications . 22 (11): 1180–1194. doi : 10.1002/pip.2363 . ISSN 1099-159X .
  29. ^ "BP Global – Reports and publications – Going for grid parity" . Archived from the original on 8 June 2011 . Retrieved 4 August 2012 . . Bp.com. Retrieved 19 January 2011.
  30. ^ BP Global – Reports and publications – Gaining on the grid . Bp.com. August 2007.
  31. ^ The Path to Grid Parity . bp.com
  32. ^ Peacock, Matt (20 June 2012) Solar industry celebrates grid parity , ABC News.
  33. ^ Baldwin, Sam (20 April 2011) Energy Efficiency & Renewable Energy: Challenges and Opportunities . Clean Energy SuperCluster Expo Colorado State University. U.S. Department of Energy.
  34. ^ ENF Ltd. (8 January 2013). "Small Chinese Solar Manufacturers Decimated in 2012 | Solar PV Business News | ENF Company Directory" . Enfsolar.com . Retrieved 1 June 2013 .
  35. ^ "What is a solar panel and how does it work?" . Energuide.be . Sibelga . Retrieved 3 January 2017 .
  36. ^ Martin, Chris (30 December 2016). "Solar Panels Now So Cheap Manufacturers Probably Selling at Loss" . Bloomberg View . Bloomberg LP . Retrieved 3 January 2017 .
  37. ^ Shankleman, Jessica; Martin, Chris (3 January 2017). "Solar Could Beat Coal to Become the Cheapest Power on Earth" . Bloomberg View . Bloomberg LP . Retrieved 3 January 2017 .
  38. ^ Kumar, Ankush (2017-01-03). "Predicting efficiency of solar cells based on transparent conducting electrodes" . Journal of Applied Physics . 121 (1): 014502. doi : 10.1063/1.4973117 . ISSN 0021-8979 .
  39. ^ "T.Bazouni: What is the Fill Factor of a Solar Panel" . Retrieved 17 February 2009 .
  40. ^ Rühle, Sven (2016-02-08). "Tabulated Values of the Shockley-Queisser Limit for Single Junction Solar Cells". Solar Energy . 130 : 139–147. Bibcode : 2016SoEn..130..139R . doi : 10.1016/j.solener.2016.02.015 .
  41. ^ Vos, A. D. (1980). "Detailed balance limit of the efficiency of tandem solar cells". Journal of Physics D: Applied Physics . 13 (5): 839. Bibcode : 1980JPhD...13..839D . doi : 10.1088/0022-3727/13/5/018 .
  42. ^ Bullis, Kevin (13 June 2014) Record-Breaking Solar Cell Points the Way to Cheaper Power . MIT Technology Review
  43. ^ Dimroth, Frank; Tibbits, Thomas N.D.; Niemeyer, Markus; Predan, Felix; Beutel, Paul; Karcher, Christian; Oliva, Eduard; Siefer, Gerald; Lackner, David; et al. (2016). "Four-Junction Wafer Bonded Concentrator Solar Cells". IEEE Journal of Photovoltaics . 6 (1): 343–349. doi : 10.1109/jphotov.2015.2501729 .
  44. ^ a b Janz, Stefan; Reber, Stefan (14 September 2015). "20% Efficient Solar Cell on EpiWafer" . Fraunhofer ISE . Retrieved 15 October 2015 .
  45. ^ a b Drießen, Marion; Amiri, Diana; Milenkovic, Nena; Steinhauser, Bernd; Lindekugel, Stefan; Benick, Jan; Reber, Stefan; Janz, Stefan (2016). "Solar Cells with 20% Efficiency and Lifetime Evaluation of Epitaxial Wafers". Energy Procedia . 92 : 785–790. doi : 10.1016/j.egypro.2016.07.069 . ISSN 1876-6102 .
  46. ^ Zyg, Lisa (4 June 2015). "Solar cell sets world record with a stabilized efficiency of 13.6%" . Phys.org .
  47. ^ 30.2 Percent Efficiency – New Record for Silicon-based Multi-junction Solar Cell — Fraunhofer ISE . Ise.fraunhofer.de (2016-11-09). Retrieved 2016-11-15.
  48. ^ Gaucher, Alexandre; Cattoni, Andrea; Dupuis, Christophe; Chen, Wanghua; Cariou, Romain; Foldyna, Martin; Lalouat, Loı̈c; Drouard, Emmanuel; Seassal, Christian; Roca i Cabarrocas, Pere; Collin, Stéphane (2016). "Ultrathin Epitaxial Silicon Solar Cells with Inverted Nanopyramid Arrays for Efficient Light Trapping". Nano Letters . 16 (9): 5358. Bibcode : 2016NanoL..16.5358G . doi : 10.1021/acs.nanolett.6b01240 . PMID 27525513 .
  49. ^ Chen, Wanghua; Cariou, Romain; Foldyna, Martin; Depauw, Valerie; Trompoukis, Christos; Drouard, Emmanuel; Lalouat, Loic; Harouri, Abdelmounaim; Liu, Jia; Fave, Alain; Orobtchouk, Régis; Mandorlo, Fabien; Seassal, Christian; Massiot, Inès; Dmitriev, Alexandre; Lee, Ki-Dong; Cabarrocas, Pere Roca i (2016). "Nanophotonics-based low-temperature PECVD epitaxial crystalline silicon solar cells". Journal of Physics D: Applied Physics . 49 (12): 125603. Bibcode : 2016JPhD...49l5603C . doi : 10.1088/0022-3727/49/12/125603 . ISSN 0022-3727 .
  50. ^ Kobayashi, Eiji; Watabe, Yoshimi; Hao, Ruiying; Ravi, T. S. (2015). "High efficiency heterojunction solar cells on n-type kerfless mono crystalline silicon wafers by epitaxial growth". Applied Physics Letters . 106 (22): 223504. Bibcode : 2015ApPhL.106v3504K . doi : 10.1063/1.4922196 . ISSN 0003-6951 .
  51. ^ Kim, D.S.; et al. (18 May 2003). "String ribbon silicon solar cells with 17.8% efficiency" (PDF) . Proceedings of 3rd World Conference on Photovoltaic Energy Conversion, 2003 . 2 : 1293–1296. ISBN 4-9901816-0-3 .
  52. ^ Wayne McMillan, "The Cast Mono Dilemma" , BT Imaging
  53. ^ Pearce, J.; Lau, A. (2002). "Net Energy Analysis for Sustainable Energy Production from Silicon Based Solar Cells". Solar Energy (PDF) . p. 181. doi : 10.1115/SED2002-1051 . ISBN 0-7918-1689-3 .
  54. ^ Edoff, Marika (March 2012). "Thin Film Solar Cells: Research in an Industrial Perspective" . AMBIO . 41 (2): 112–118. doi : 10.1007/s13280-012-0265-6 . ISSN 0044-7447 . PMC 3357764 Freely accessible . PMID 22434436 .
  55. ^ a b Fthenakis, Vasilis M. (2004). "Life cycle impact analysis of cadmium in CdTe PV production" (PDF) . Renewable and Sustainable Energy Reviews . 8 (4): 303–334. doi : 10.1016/j.rser.2003.12.001 .
  56. ^ "IBM and Tokyo Ohka Kogyo Turn Up Watts on Solar Energy Production" , IBM
  57. ^ Collins, R. W.; Ferlauto, A. S.; Ferreira, G. M.; Chen, C.; Koh, J.; Koval, R. J.; Lee, Y.; Pearce, J. M.; Wronski, C. R. (2003). "Evolution of microstructure and phase in amorphous, protocrystalline, and microcrystalline silicon studied by real time spectroscopic ellipsometry". Solar Energy Materials and Solar Cells . 78 : 143. doi : 10.1016/S0927-0248(02)00436-1 .
  58. ^ Pearce, J. M.; Podraza, N.; Collins, R. W.; Al-Jassim, M. M.; Jones, K. M.; Deng, J.; Wronski, C. R. (2007). "Optimization of open circuit voltage in amorphous silicon solar cells with mixed-phase (amorphous+nanocrystalline) p-type contacts of low nanocrystalline content" (PDF) . Journal of Applied Physics . 101 (11): 114301. Bibcode : 2007JAP...101k4301P . doi : 10.1063/1.2714507 .
  59. ^ Yablonovitch, Eli; Miller, Owen D.; Kurtz, S. R. (2012). "The opto-electronic physics that broke the efficiency limit in solar cells". 2012 38th IEEE Photovoltaic Specialists Conference . p. 001556. doi : 10.1109/PVSC.2012.6317891 . ISBN 978-1-4673-0066-7 .
  60. ^ "Photovoltaics Report" (PDF) . Fraunhofer ISE. 28 July 2014. Archived (PDF) from the original on 31 August 2014 . Retrieved 31 August 2014 .
  61. ^ Oku, Takeo; Kumada, Kazuma; Suzuki, Atsushi; Kikuchi, Kenji (June 2012). "Effects of germanium addition to copper phthalocyanine/fullerene-based solar cells". Central European Journal of Engineering . 2 (2): 248–252. Bibcode : 2012CEJE....2..248O . doi : 10.2478/s13531-011-0069-7 .
  62. ^ Triple-Junction Terrestrial Concentrator Solar Cells . (PDF) Retrieved 3 January 2012.
  63. ^ Clarke, Chris (19 April 2011) San Jose Solar Company Breaks Efficiency Record for PV . Optics.org. Retrieved 19 January 2011.
  64. ^ Cariou, Romain; Chen, Wanghua; Maurice, Jean-Luc; Yu, Jingwen; Patriarche, Gilles; Mauguin, Olivia; Largeau, Ludovic; Decobert, Jean; Roca i Cabarrocas, Pere (2016). "Low temperature plasma enhanced CVD epitaxial growth of silicon on GaAs: a new paradigm for III-V/Si integration" . Scientific Reports . 6 : 25674. Bibcode : 2016NatSR...625674C . doi : 10.1038/srep25674 . ISSN 2045-2322 . PMC 4863370 Freely accessible . PMID 27166163 .
  65. ^ "NREL effiiciency chart" . Archived from the original on 22 January 2016.
  66. ^ Researchers use liquid inks to create better solar cells , Phys.org, 17 September 2014, Shaun Mason
  67. ^ Hernández-Rodríguez, M.A.; Imanieh, M.H.; Martín, L.L.; Martín, I.R. (September 2013). "Experimental enhancement of the photocurrent in a solar cell using upconversion process in fluoroindate glasses exciting at 1480nm". Solar Energy Materials and Solar Cells . 116 : 171–175. doi : 10.1016/j.solmat.2013.04.023 .
  68. ^ Dye Sensitized Solar Cells . G24i.com (2 April 2014). Retrieved 20 April 2014.
  69. ^ Semonin, O. E.; Luther, J. M.; Choi, S.; Chen, H.-Y.; Gao, J.; Nozik, A. J.; Beard, M. C. (2011). "Peak External Photocurrent Quantum Efficiency Exceeding 100% via MEG in a Quantum Dot Solar Cell". Science . 334 (6062): 1530–3. Bibcode : 2011Sci...334.1530S . doi : 10.1126/science.1209845 . PMID 22174246 .
  70. ^ Kamat, Prashant V. (2012). "Boosting the Efficiency of Quantum Dot Sensitized Solar Cells through Modulation of Interfacial Charge Transfer". Accounts of Chemical Research . 45 (11): 120411095315008. doi : 10.1021/ar200315d .
  71. ^ Santra, Pralay K.; Kamat, Prashant V. (2012). "Mn-Doped Quantum Dot Sensitized Solar Cells: A Strategy to Boost Efficiency over 5%". Journal of the American Chemical Society . 134 (5): 2508–11. doi : 10.1021/ja211224s . PMID 22280479 .
  72. ^ Moon, Soo-Jin; Itzhaik, Yafit; Yum, Jun-Ho; Zakeeruddin, Shaik M.; Hodes, Gary; GräTzel, Michael (2010). "Sb2S3-Based Mesoscopic Solar Cell using an Organic Hole Conductor". The Journal of Physical Chemistry Letters . 1 (10): 1524. doi : 10.1021/jz100308q .
  73. ^ Solar Cell Research || The Prashant Kamat lab at the University of Notre Dame . Nd.edu (22 February 2007). Retrieved 17 May 2012.
  74. ^ Genovese, Matthew P.; Lightcap, Ian V.; Kamat, Prashant V. (2012). "Sun-BelievableSolar Paint. A Transformative One-Step Approach for Designing Nanocrystalline Solar Cells". ACS Nano . 6 (1): 865–72. doi : 10.1021/nn204381g . PMID 22147684 .
  75. ^ a b Yu, Peng; Wu, Jiang; Gao, Lei; Liu, Huiyun; Wang, Zhiming (2017-03-01). "InGaAs and GaAs quantum dot solar cells grown by droplet epitaxy" . Solar Energy Materials and Solar Cells . 161 : 377–381. doi : 10.1016/j.solmat.2016.12.024 .
  76. ^ Wu, Jiang; Yu, Peng; Susha, Andrei S.; Sablon, Kimberly A.; Chen, Haiyuan; Zhou, Zhihua; Li, Handong; Ji, Haining; Niu, Xiaobin (2015-04-01). "Broadband efficiency enhancement in quantum dot solar cells coupled with multispiked plasmonic nanostars" . Nano Energy . 13 : 827–835. doi : 10.1016/j.nanoen.2015.02.012 .
  77. ^ Konarka Power Plastic reaches 8.3% efficiency . pv-tech.org. Retrieved 7 May 2011.
  78. ^ Mayer, A.; Scully, S.; Hardin, B.; Rowell, M.; McGehee, M. (2007). "Polymer-based solar cells". Materials Today . 10 (11): 28. doi : 10.1016/S1369-7021(07)70276-6 .
  79. ^ Lunt, R. R.; Bulovic, V. (2011). "Transparent, near-infrared organic photovoltaic solar cells for window and energy-scavenging applications". Applied Physics Letters . 98 (11): 113305. Bibcode : 2011ApPhL..98k3305L . doi : 10.1063/1.3567516 .
  80. ^ Rudolf, John Collins (20 April 2011). "Transparent Photovoltaic Cells Turn Windows Into Solar Panels" . green.blogs.nytimes.com.
  81. ^ "UCLA Scientists Develop Transparent Solar Cell" . Enviro-News.com. 24 July 2012.
  82. ^ Lunt, R. R.; Osedach, T. P.; Brown, P. R.; Rowehl, J. A.; Bulović, V. (2011). "Practical Roadmap and Limits to Nanostructured Photovoltaics". Advanced Materials . 23 (48): 5712–27. doi : 10.1002/adma.201103404 . PMID 22057647 .
  83. ^ Lunt, R. R. (2012). "Theoretical limits for visibly transparent photovoltaics". Applied Physics Letters . 101 (4): 043902. Bibcode : 2012ApPhL.101d3902L . doi : 10.1063/1.4738896 .
  84. ^ Guo, C.; Lin, Y. H.; Witman, M. D.; Smith, K. A.; Wang, C.; Hexemer, A.; Strzalka, J.; Gomez, E. D.; Verduzco, R. (2013). "Conjugated Block Copolymer Photovoltaics with near 3% Efficiency through Microphase Separation". Nano Letters . 13 (6): 2957–63. doi : 10.1021/nl401420s . PMID 23687903 .
  85. ^ "Organic polymers create new class of solar energy devices" . Kurzweil Accelerating Institute. 31 May 2013 . Retrieved 1 June 2013 .
  86. ^ a b Bullis, Kevin (30 July 2014) Adaptive Material Could Cut the Cost of Solar in Half . MIT Technology Review
  87. ^ Campbell, Patrick; Green, Martin A. (Feb 1987). "Light Trapping Properties of Pyramidally textured surfaces". Journal of Applied Physics . 62 : 243–249. Bibcode : 1987JAP....62..243C . doi : 10.1063/1.339189 .
  88. ^ Zhao, Jianhua; Wang, Aihua; Green, Martin A. (May 1998). "19.8% efficient "honeycomb" textured multicrystalline and 24.4% monocrystalline silicon solar cells". Applied Physics Letters . 73 (14): 1991–1993. Bibcode : 1998ApPhL..73.1991Z . doi : 10.1063/1.122345 .
  89. ^ Hauser, H.; Michl, B.; Kubler, V.; Schwarzkopf, S.; Muller, C.; Hermle, M.; Blasi, B. (2011). "Nanoimprint Lithography for Honeycomb Texturing of Multicrystalline Silicon". Energy Procedia . 8 : 648–653. doi : 10.1016/j.egypro.2011.06.196 .
  90. ^ Tucher, Nico; Eisenlohr, Johannes; Gebrewold, Habtamu; Kiefel, Peter; Höhn, Oliver; Hauser, Hubert; Goldschmidt, Jan Christoph; Bläsi, Benedikt (2016-07-11). "Optical simulation of photovoltaic modules with multiple textured interfaces using the matrix-based formalism OPTOS". Optics Express . 24 (14): A1083–A1093. Bibcode : 2016OExpr..24A1083T . doi : 10.1364/OE.24.0A1083 .
  91. ^ Mavrokefalos, Anastassios; Han, Sang Eon.; Yerci, Selcuk; Branham, M.S.; Chen, Gang. (June 2012). "Efficient Light Trapping in Inverted Nanopyramid Thin Crystalline Silicon Membranes for Solar Cell Applications". Nano Letters . 12 (6): 2792–2796. Bibcode : 2012NanoL..12.2792M . doi : 10.1021/nl2045777 . PMID 22612694 .
  92. ^ Jaus, J.; Pantsar, H.; Eckert, J.; Duell, M.; Herfurth, H.; Doble, D. (2010). "Light management for reduction of bus bar and gridline shadowing in photovoltaic modules". 2010 35th IEEE Photovoltaic Specialists Conference . p. 000979. doi : 10.1109/PVSC.2010.5614568 . ISBN 978-1-4244-5890-5 .
  93. ^ Mingareev, I.; Berlich, R.; Eichelkraut, T. J.; Herfurth, H.; Heinemann, S.; Richardson, M. C. (2011-06-06). "Diffractive optical elements utilized for efficiency enhancement of photovoltaic modules". Optics Express . 19 (12): 11397. Bibcode : 2011OExpr..1911397M . doi : 10.1364/OE.19.011397 .
  94. ^ Uematsu, T; Yazawa, Y; Miyamura, Y; Muramatsu, S; Ohtsuka, H; Tsutsui, K; Warabisako, T (2001-03-01). "Static concentrator photovoltaic module with prism array". Solar Energy Materials and Solar Cells . PVSEC 11 - PART III. 67 (1–4): 415–423. doi : 10.1016/S0927-0248(00)00310-X .
  95. ^ a b Chen, Fu-hao; Pathreeker, Shreyas; Kaur, Jaspreet; Hosein, Ian D. (2016-10-31). "Increasing light capture in silicon solar cells with encapsulants incorporating air prisms to reduce metallic contact losses". Optics Express . 24 (22): A1419. Bibcode : 2016OExpr..24A1419C . doi : 10.1364/oe.24.0a1419 .
  96. ^ Korech, Omer; Gordon, Jeffrey M.; Katz, Eugene A.; Feuermann, Daniel; Eisenberg, Naftali (2007-10-01). "Dielectric microconcentrators for efficiency enhancement in concentrator solar cells". Optics Letters . 32 (19): 2789. Bibcode : 2007OptL...32.2789K . doi : 10.1364/OL.32.002789 .
  97. ^ Hosein, Ian D.; Lin, Hao; Ponte, Matthew R.; Basker, Dinesh K.; Saravanamuttu, Kalaichelvi (2013-11-03). "Enhancing Solar Energy Light Capture with Multi-Directional Waveguide Lattices". Renewable Energy and the Environment : RM2D.2. doi : 10.1364/OSE.2013.RM2D.2 . ISBN 978-1-55752-986-2 .
  98. ^ Huang, Zhiyuan; Li, Xin; Mahboub, Melika; Hanson, Kerry M.; Nichols, Valerie M.; Le, Hoang; Tang, Ming L.; Bardeen, Christopher J. (2015-08-12). "Hybrid Molecule–Nanocrystal Photon Upconversion Across the Visible and Near-Infrared". Nano Letters . 15 (8): 5552–5557. Bibcode : 2015NanoL..15.5552H . doi : 10.1021/acs.nanolett.5b02130 . PMID 26161875 .
  99. ^ Fitzky, Hans G. and Ebneth, Harold (24 May 1983) U.S. Patent 4,385,102 , "Large-area photovoltaic cell"
  100. ^ Pv News November 2012 . Greentech Media. Retrieved 3 June 2012.
  101. ^ a b c Jäger-Waldau, Arnulf (September 2013) PV Status Report 2013 . European Commission, Joint Research Centre, Institute for Energy and Transport.
  102. ^ PV production grows despite a crisis-driven decline in investment . European Commission, Brussels, 30 September 2013
  103. ^ PV Status Report 2013 | Renewable Energy Mapping and Monitoring in Europe and Africa (REMEA) . Iet.jrc.ec.europa.eu (11 April 2014). Retrieved 20 April 2014.
  104. ^ "Solar Rises in Malaysia During Trade Wars Over Panels" . New York Times. 12 December 2014.
  105. ^ Plunging Cost Of Solar PV (Graphs) . CleanTechnica (7 March 2013). Retrieved 20 April 2014.
  106. ^ Falling silicon prices shakes up solar manufacturing industry . Down To Earth (19 September 2011). Retrieved 20 April 2014.

Maandishi

Viungo vya nje