సన్నని ఫిల్మ్ సోలార్ సెల్స్

నేడు మార్కెట్‌లో ఉన్న 85% వరకు సౌర ఘటాలు స్ఫటికాకార సౌర మాడ్యూల్స్. అయితే, నిపుణులు సౌర ఘటాల ఉత్పత్తి కోసం సన్నని-పొర సాంకేతికత మరింత సమర్థవంతంగా మారుతుందని మరియు అందువల్ల ఇప్పటికే తెలిసిన క్రిస్టల్ మాడ్యూల్స్‌లో అత్యంత ఆశాజనకంగా ఉన్నాయని హామీ ఇస్తున్నారు.

థిన్-ఫిల్మ్ టెక్నాలజీ యొక్క ప్రధాన ప్రయోజనం దాని తక్కువ ధర, ఇది రాబోయే సంవత్సరాల్లో నాయకుడిగా మారడానికి ప్రతి అవకాశాన్ని కలిగి ఉంది. కొత్త బేస్ యొక్క మాడ్యూల్స్ పదం యొక్క సాహిత్యపరమైన అర్థంలో సౌర ఫలకాలను అనువైనవిగా చేస్తాయి. అవి తేలికైనవి మరియు సౌకర్యవంతమైనవి, ఇది దుస్తులు యొక్క ఉపరితలంతో సహా ఏదైనా ఉపరితలంపై అక్షరాలా అలాంటి బ్యాటరీలను ఉంచడానికి మిమ్మల్ని అనుమతిస్తుంది.

ఫ్లెక్సిబుల్ సౌర ఘటాలు పాలిమర్ ఫిల్మ్‌లు, నిరాకార సిలికాన్, అల్యూమినియం, కాడ్మియం టెల్యురైడ్ మరియు ఇతర సెమీకండక్టర్లపై ఆధారపడి ఉంటాయి, వీటిని మొబైల్ ఫోన్‌లు, ల్యాప్‌టాప్‌లు, టాబ్లెట్‌లు, వీడియో కెమెరాలు మరియు ఇతర గాడ్జెట్‌ల కోసం పోర్టబుల్ ఛార్జర్‌ల ఉత్పత్తిలో ఇప్పటికే చిన్న ఫోల్డబుల్ రూపంలో ఉపయోగిస్తున్నారు. సౌర ఘటాలు. కానీ ఎక్కువ శక్తి అవసరమైతే, మాడ్యూల్ యొక్క ప్రాంతం పెద్దదిగా ఉండాలి.

సన్నని-పొర సౌర ఘటాల యొక్క మొదటి నమూనాలు ఒక ఉపరితలంపై నిక్షిప్తం చేయబడిన నిరాకార సిలికాన్‌తో తయారు చేయబడ్డాయి మరియు సామర్థ్యం 4 నుండి 5% మాత్రమే, మరియు సేవా జీవితం ఎక్కువ కాలం ఉండదు. అదే సాంకేతికత యొక్క తదుపరి దశ సామర్థ్యాన్ని 8%కి పెంచడం మరియు సేవా జీవితాన్ని పొడిగించడం, ఇది దాని క్రిస్టల్ పూర్వీకులతో పోల్చదగినదిగా మారింది. చివరగా, మూడవ తరం థిన్-ఫిల్మ్ మాడ్యూల్స్ ఇప్పటికే 12% సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉన్నాయి, ఇది ఇప్పటికే గణనీయమైన పురోగతి మరియు పోటీతత్వాన్ని కలిగి ఉంది.

ఇక్కడ ఉపయోగించిన ఇండియమ్ కాపర్ సెలెనైడ్ మరియు కాడ్మియం టెల్యురైడ్ 10% వరకు సామర్థ్యంతో సౌకర్యవంతమైన సౌర ఘటాలు మరియు పోర్టబుల్ ఛార్జర్‌లను సృష్టించడం సాధ్యం చేశాయి మరియు భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు ప్రతి అదనపు సామర్థ్యం కోసం పోరాడుతున్నారని పరిగణనలోకి తీసుకుంటే ఇది ఇప్పటికే గణనీయమైన విజయం. ఇప్పుడు సన్నని ఫిల్మ్ బ్యాటరీలు ఎలా తయారు చేయబడతాయో నిశితంగా పరిశీలిద్దాం.

కాడ్మియం టెల్యురైడ్ విషయానికొస్తే, 1970లలో అంతరిక్షంలో ఉపయోగించడానికి ఉత్తమమైన ఎంపికను కనుగొనాల్సిన అవసరం వచ్చినప్పుడు ఇది కాంతి-శోషక పదార్థంగా అధ్యయనం చేయడం ప్రారంభించింది. ఈ రోజు వరకు, కాడ్మియం టెల్యురైడ్ సౌర ఘటాలకు అత్యంత ఆశాజనకంగా ఉంది. అయినప్పటికీ, కాడ్మియం విషపూరితం యొక్క ప్రశ్న కొంతకాలం తెరిచి ఉంది.

పరిశోధన ఫలితంగా, ప్రమాదం తక్కువగా ఉందని, వాతావరణంలోకి విడుదలయ్యే కాడ్మియం స్థాయి ప్రమాదకరం కాదని తేలింది. సామర్థ్యం 11%, అయితే వాట్‌కు ధర సిలికాన్ అనలాగ్‌ల కంటే మూడవ వంతు తక్కువ.

ఇప్పుడు కాపర్ ఇండియం సెలీనైడ్ కోసం. ఫ్లాట్ ప్యానెల్ మానిటర్‌లను రూపొందించడానికి ఈ రోజు గణనీయమైన మొత్తంలో ఇండియం ఉపయోగించబడుతుంది, అయితే ఇండియం అదే లక్షణాలను కలిగి ఉన్న గాలియంతో భర్తీ చేయబడింది. సౌర శక్తి… దీని ఆధారంగా ఫిల్మ్ బ్యాటరీలు 20% సామర్థ్యాన్ని సాధిస్తాయి.

ఇటీవల, పాలిమర్ ప్యానెల్లు అభివృద్ధి చేయడం ప్రారంభించాయి.ఇక్కడ, సేంద్రీయ సెమీకండక్టర్లు కాంతి-శోషక పదార్థాలుగా పనిచేస్తాయి: కార్బన్ ఫుల్లెరెన్స్, పాలీఫెనిలిన్, కాపర్ థాలోసైనిన్ మొదలైనవి. సౌర ఘటం యొక్క మందం 100 nm, కానీ సామర్థ్యం 5 నుండి 6% మాత్రమే. కానీ అదే సమయంలో, నిర్మాణ ఖర్చులు చాలా తక్కువగా ఉంటాయి, సినిమాలు సరసమైనవి, తేలికైనవి మరియు పూర్తిగా పర్యావరణ అనుకూలమైనవి. ఈ కారణంగా, పర్యావరణ అనుకూలత మరియు యాంత్రిక సౌలభ్యం ముఖ్యమైన చోట రెసిన్ ప్యానెల్లు ప్రసిద్ధి చెందాయి.

కాబట్టి నేడు తయారు చేయబడిన సన్నని ఫిల్మ్ సౌర ఘటాల సామర్థ్యం:

• సింగిల్ క్రిస్టల్ - 17 నుండి 22% వరకు;

• పాలీక్రిస్టల్ - 12 నుండి 18% వరకు;

• నిరాకార సిలికాన్ - 5 నుండి 6%;

• కాడ్మియం టెల్యురైడ్ - 10 నుండి 12% వరకు;

• కాపర్-ఇండియం సెలీనైడ్ - 15 నుండి 20% వరకు;

• సేంద్రీయ పాలిమర్లు - 5 నుండి 6%.

సన్నని ఫిల్మ్ బ్యాటరీల లక్షణాలు ఏమిటి? అన్నింటిలో మొదటిది, విస్తరించిన కాంతిలో కూడా మాడ్యూల్స్ యొక్క అధిక పనితీరును గుర్తించడం విలువ, ఇది క్రిస్టల్ అనలాగ్లతో పోలిస్తే సంవత్సరంలో 15% వరకు ఎక్కువ శక్తిని ఇస్తుంది. తదుపరి తయారీ ఖర్చు ప్రయోజనం వస్తుంది. అధిక-శక్తి వ్యవస్థలలో, 10 kW నుండి, సన్నని-ఫిల్మ్ మాడ్యూల్స్ ఎక్కువ సామర్థ్యాన్ని చూపుతాయి, అయినప్పటికీ 2.5 రెట్లు ఎక్కువ ప్రాంతం అవసరం.

అందువల్ల, సన్నని-ఫిల్మ్ మాడ్యూల్స్ సమర్థించబడిన ప్రయోజనాన్ని పొందినప్పుడు మనం పరిస్థితులకు పేరు పెట్టవచ్చు. ఎక్కువగా మేఘావృతమైన వాతావరణం ఉన్న ప్రాంతాల్లో, సన్నని ఫిల్మ్ బ్యాటరీలు సమర్థవంతంగా పని చేస్తాయి (ప్రసరణ కాంతి). వేడి వాతావరణం ఉన్న ప్రాంతాలకు, సన్నని చలనచిత్రాలు మరింత సమర్థవంతంగా పనిచేస్తాయి (అవి తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద కూడా సమర్థవంతంగా పనిచేస్తాయి). భవనాల ముఖభాగాలను పూర్తి చేయడానికి అలంకరణ డిజైన్ పరిష్కారాలుగా ఉపయోగించగల అవకాశం. 20% వరకు పారదర్శకత సాధ్యమవుతుంది, ఇది మళ్లీ డిజైనర్ల చేతుల్లోకి వస్తుంది.

ఇంతలో, 2008లో, అమెరికన్ కంపెనీ సోలిండ్రా సిలిండర్‌లపై సన్నని-ఫిల్మ్ బ్యాటరీలను ఉంచాలని ప్రతిపాదించింది, ఇక్కడ విద్యుత్ పరిచయాలతో కూడిన మరొక ట్యూబ్‌లో ఉంచబడిన గాజు ట్యూబ్‌కు ఫోటోసెల్ పొర వర్తించబడుతుంది. ఉపయోగించిన పదార్థాలు రాగి, సెలీనియం, గాలియం, ఇండియం.

స్థూపాకార రూపకల్పన మరింత కాంతిని గ్రహించడానికి అనుమతిస్తుంది, మరియు 40 సిలిండర్ల సమితి రెండు ప్యానెల్‌ల మీటర్‌కు సరిపోతుంది. ఇక్కడ హైలైట్ ఏమిటంటే, తెల్లటి పైకప్పు పూత అటువంటి పరిష్కారం యొక్క అధిక సామర్థ్యానికి దోహదం చేస్తుంది, ఎందుకంటే ప్రతిబింబించే కిరణాలు కూడా పని చేస్తాయి, వాటి శక్తిని 20% జోడిస్తుంది. అదనంగా, స్థూపాకార సెట్లు 55 m / s వరకు గాలులతో బలమైన గాలులకు కూడా నిరోధకతను కలిగి ఉంటాయి.

నేడు తయారు చేయబడిన చాలా సౌర ఘటాలు ఒకే ఒక pn జంక్షన్‌ను కలిగి ఉంటాయి మరియు బ్యాండ్ గ్యాప్ కంటే తక్కువ శక్తి కలిగిన ఫోటాన్‌లు ఉత్పత్తిలో పాల్గొనవు. అప్పుడు శాస్త్రవేత్తలు ఈ పరిమితిని అధిగమించడానికి ఒక మార్గంతో ముందుకు వచ్చారు, బహుళస్థాయి నిర్మాణం యొక్క క్యాస్కేడ్ మూలకాలు అభివృద్ధి చేయబడ్డాయి, ఇక్కడ ప్రతి పొరకు దాని స్వంత బ్యాండ్ వెడల్పు ఉంటుంది, అనగా, ప్రతి పొర శోషించబడిన శక్తి యొక్క వ్యక్తిగత విలువతో ప్రత్యేక pn జంక్షన్ కలిగి ఉంటుంది. ఫోటాన్లు.

ఎగువ పొర హైడ్రోజనేటెడ్ నిరాకార సిలికాన్ ఆధారంగా మిశ్రమం నుండి ఏర్పడుతుంది, రెండవది - జెర్మేనియం (10-15%), మూడవది - 40 నుండి 50% జెర్మేనియం చేరికతో ఇదే మిశ్రమం. అందువల్ల, ప్రతి వరుస పొర మునుపటి పొర కంటే తక్కువగా ఉంటుంది మరియు పై పొరలలోని శోషించబడని ఫోటాన్లు ఫిల్మ్ యొక్క అంతర్లీన పొరల ద్వారా గ్రహించబడతాయి.

ఈ విధానంలో, సాంప్రదాయ స్ఫటికాకార సిలికాన్ కణాలతో పోలిస్తే ఉత్పత్తి చేయబడిన శక్తి ఖర్చు సగానికి తగ్గింది. ఫలితంగా, త్రీ-పాస్ ఫిల్మ్‌తో 31% సామర్థ్యం సాధించబడింది మరియు ఐదు-పాస్ ఫిల్మ్ మొత్తం 43% హామీ ఇస్తుంది.

ఇటీవల, మాస్కో స్టేట్ యూనివర్శిటీకి చెందిన నిపుణులు సేంద్రీయ పదార్థం యొక్క సౌకర్యవంతమైన ఉపరితలంపై వర్తించే పాలిమర్ ఆధారంగా రోల్-టైప్ సోలార్ సెల్స్‌ను అభివృద్ధి చేశారు. సామర్థ్యం 4% మాత్రమే, కానీ అలాంటి బ్యాటరీలు + 80 ° C వద్ద 10,000 గంటలు పని చేయగలవు. ఈ అధ్యయనాలు ఇంకా పూర్తి కాలేదు.

స్విస్ శాస్త్రవేత్తలు పాలిమర్ ఆధారంగా 20.4% సామర్థ్యాన్ని సాధించారు మరియు ఇండియం, రాగి, సెలీనియం మరియు గాలియం సెమీకండక్టర్లుగా ఉపయోగించబడ్డాయి. నేడు, ఇది సన్నని పాలిమర్ ఫిల్మ్‌లోని మూలకాలకు రికార్డ్.

జపాన్‌లో, వారు సారూప్య (ఇండియం, సెలీనియం, కాపర్) స్పుటర్ డిపాజిటెడ్ సెమీకండక్టర్‌లలో 19.7% సామర్థ్యాన్ని సాధించారు. మరియు జపాన్‌లో వారు సోలార్ ఫాబ్రిక్‌ను ఉత్పత్తి చేయడం ప్రారంభించారు, ఫాబ్రిక్‌కు జోడించిన 1.2 మిల్లీమీటర్ల వ్యాసం కలిగిన స్థూపాకార మూలకాలను ఉపయోగించి క్లాత్ సోలార్ ప్యానెల్‌లు అభివృద్ధి చేయబడ్డాయి. 2015 ప్రారంభంలో, వారు ఈ ప్రాతిపదికన దుస్తులు మరియు సన్‌షేడ్‌ల ఉత్పత్తిని ప్రారంభించాలని అనుకున్నారు.

సన్నటి-ఫిల్మ్ సోలార్ ప్యానెల్‌లు సమీప భవిష్యత్తులో ప్రజలకు సాధారణంగా అందుబాటులోకి రానున్నాయని స్పష్టంగా తెలుస్తుంది.ఖర్చులను తగ్గించుకోవడానికి ప్రపంచవ్యాప్తంగా ఇంత పరిశోధనలు జరుగుతున్నాయి.