مقایسه ماژول های انعطاف پذیر فتوولتائیک و ماژول های معمولی

مقدمه

در پیگیری جهانی راه حل های انرژی پایدار ، فناوری فتوولتائیک (PV) به عنوان یک مدعی پیشرو ظاهر شده است. ماژول های PV ، مؤلفه های اساسی سیستم های انرژی خورشیدی ، در انواع مختلفی قرار می گیرند که ماژول های انعطاف پذیر و ماژول های معمولی دو دسته برجسته هستند. این دو نوع ماژول از نظر ساخت ، عملکرد ، دوام ، هزینه و سناریوهای کاربردی دارای ویژگی های مشخصی هستند. درک جامع از تفاوتهای آنها برای تصمیم گیری آگاهانه در طراحی سیستم PV ، نصب و استفاده ، چه برای پروژه های تولید برق در مقیاس بزرگ ، برنامه های مسکونی یا کاربردهای تخصصی در محیط های موبایل و منحصر به فرد بسیار مهم است.

ظرفیت خورشیدی جهانی در سال 2023 به 1.6 TW رسید ، با ماژول های سیلیکون کریستالی سفت و سخت (C-SI) حاکم 95 ٪ از بازار. با این حال ، ماژول های PV انعطاف پذیر با استفاده از فیلم های نازک (CIGS ، CDTE) و فن آوری های Perovskite در حال ظهور در کاربردهای طاقچه به دست می آیند.

مقایسه فناوری

ترکیب مواد

اطلاعات کلیدی: ماژول های انعطاف پذیر میزان مصرف مواد را 78 ٪ کاهش می دهد اما ضریب حرارتی بالاتری را نشان می دهد (-0.3 ٪ در درجه در مقابل C-SI -0.4 ٪/ درجه).

فرآیندهای تولیدی

متعارف: انتشار درجه حرارت بالا (900 درجه) ، زبانه/رشته ، لمینیت شیشه ای.

انعطاف پذیر: رسوب رول به رول (R2R) در 150-300 درجه ، ادغام یکپارچه.

زمان بازپرداخت انرژی: 1.8 سال برای C-Si vs . 1.1 سال برای CIGS.

معیارهای عملکرد

خصوصیات الکتریکی

کارآیی:

C-SI: 22.8 ٪ (آزمایشگاه) ، 19-21 ٪ (تجاری).

CIG های انعطاف پذیر: 17.5 ٪ (مجوز NREL) ، 23 ٪ برای نمونه های Tandem Perovskite-C-Si.

ضریب دما: ماژول های انعطاف پذیر 15 ٪ از دست دادن قدرت پایین تر در محیط 65 درجه را نشان می دهد.

قابلیت اطمینان مکانیکی

استقامت خمشی:

c-Si fails at >فشار 0.5 ٪ (3 میلی متر انحراف به طول 1 متر).

CIGS 2000 چرخه را در 2 ٪ کرنش حفظ می کند.

ضربه تگرگ: ماژول های مبتنی بر شیشه در برابر تگرگ 25 میلی متر در 23 متر در ثانیه مقاومت می کنند. نسخه های انعطاف پذیر به پوشش های محافظ نیاز دارند.

تحلیل اقتصادی

تجزیه هزینه (USD/Watt)

توجه: ماژول های انعطاف پذیر هزینه های تعادل سیستم را 40 ٪ در برنامه های PV یکپارچه وسیله نقلیه کاهش می دهد.

تأثیرات زیست محیطی

ماده و انرژی

ماژول های سیلیکون کریستالی معمولی شامل انرژی - تصفیه شدید سیلیکون (حداکثر 1500 درجه) و تولید فریم های شیشه ای/آلومینیومی است که منجر به انتشار کربن بالا می شود ({2}} G Co₂e/وات). هزینه انرژی آنها - زمان برگشت (EPBT)1 - 3} سال است.

ماژول های نازک انعطاف پذیر (A - SI ، CIGS ، CDTE) از انرژی کمتری در تولید استفاده می کنند. رسوب سیلیکون آمورف در دماهای پایین تر رخ می دهد ، و ساخت رول به - رول باعث کاهش انرژی می شود ، با EPBT از سال 5 {5}. انتشار گازهای گلخانه ای پایین تر است (7100 - 300 G Co₂e/Watt) ، اما ماژول های CDTE خطرات سمیت کادمیوم را دارند.

مرحله نصب

ماژول های معمولی به سطوح مسطح و سازه های پشتیبانی نیاز دارند و نیاز به زمین بیشتری (با پاکسازی پوشش گیاهی) و حمل و نقل سنگین تر دارند و باعث افزایش انتشار می شوند. تاسیسات پشت بام ممکن است نیاز به تقویت ساختاری داشته باشد.

ماژول های انعطاف پذیر ، سطح سبک و خمیده ، سطوح خمیده/نامنظم مناسب ، کاهش کاربری اراضی. آنها غالباً بدون تکیه گاه حجیم ، قطع انرژی حمل و نقل و انتشار سایت نصب می کنند.

مرحله عملیاتی

هر دو برق تمیز تولید می کنند و سوخت های فسیلی را جابجا می کنند. ماژول های معمولی به گرما و سایه حساس هستند ، به طور بالقوه به واحدهای بیشتری برای رسیدن به اهداف نیاز دارند.

ماژول های انعطاف پذیر در دمای کم نور و بالا عملکرد بهتری دارند و تحمل سایه ای برتر دارند و نیاز به ماژول های اضافی را کاهش می دهند.

مزایای خاص برنامه

ماژول های انعطاف پذیر

سطوح ساختمان خمیده (0.1-0.3 کیلوگرم در متر مربع در مقابل . 12 kg/m² برای C-SI)

ادغام وسیله نقلیه (مطالعه موردی Cybertruck Tesla: 15 کیلومتر در روز محدوده اضافه شده)

یکپارچه فتوولتائیک (BIPV): ماژول های انعطاف پذیر می توانند کاملاً با ساختمانها به عنوان بخشی از نمای ساختمان ، سقف ها یا پنجره ها یکپارچه شوند و به اهداف دوگانه تولید برق فتوولتائیک و زیبایی شناسی بسازند.

ماژول های معمولی

سایت های عمومی در مقیاس عمومی (تأیید اعتبار 30 ساله)

منطقه تابش بالا (ثبات ماوراء بنفش بهتر)

پایان

در حالی که ماژول های PV معمولی برتری در کارآیی و قابلیت بانکی را حفظ می کنند ، فن آوری های انعطاف پذیر پارادایم های جدید برنامه را امکان پذیر می کنند. این انتخاب به نیازهای خاص پروژه برای وزن ، فاکتور فرم و دوام بستگی دارد.