Порівняння фотоелектричних гнучких модулів та звичайних модулів

Вступ

У глобальному прагненні до стійких енергетичних рішень технологія фотоелектрики (PV) стала провідним суперником. Модулі ПВ, фундаментальні компоненти сонячних енергетичних систем, є різними типами, гнучкі модулі та звичайні модулі - дві видатні категорії. Ці два типи модулів мають чіткі характеристики з точки зору їх побудови, продуктивності, довговічності, витрат та застосувань. Комплексне розуміння їх відмінностей має вирішальне значення для прийняття обґрунтованих рішень у проектуванні, встановленні та використанні системи PV системи, будь то для великих проектів виробництва електроенергії, житлових програм чи спеціалізованих використання в мобільних та унікальних середовищах.

Глобальна сонячна потужність досягла 1,6 TW у 2023 році, з жорсткими модулями кристалічного кремнію (C-SI), що домінують у 95% ринку. Однак гнучкі модулі PV з використанням тонкого фільму (CIGS, CDTE) та виникаючих технологій перовскітів набирають тягу в нішевих додатках.

Порівняння технологій

Матеріальний склад

Основна інформація: Гнучкі модулі зменшують використання матеріалів на 78%, але виявляють більш високий тепловий коефіцієнт (-0,3%/ градус проти -0,4%/ градус C-SI).

Виробничі процеси

Звичайна: високотемпературна дифузія (900 градусів), вкладки/нитка, скляне ламінування.

Гнучкий: осадження Roll-Roll (R2R) на 150-300 градусів, монолітна інтеграція.

Час окупності енергії: 1,8 роки для C-SI vs . 1.1 років для CIGS.

Показники продуктивності

Електричні характеристики

Ефективність:

C-SI: 22,8% (лабораторія), 19-21% (комерційна).

Гнучкі сигарети: 17,5% (сертифікат NREL), 23% для прототипів тандему Perovskite-C-Si.

Температурний коефіцієнт: гнучкі модулі показують 15% зниження втрати потужності при 65 градусах навколишнього середовища.

Механічна надійність

Згинальна витривалість:

c-Si fails at >0,5% деформації (3 мм відхилення понад 1м довжиною).

CIGS підтримує 2000 циклів при 2% штаму.

Вплив на град: модулі на основі скла витримують 25 мм град на 23 м/с; Гнучкі версії вимагають захисних покриттів.

Економічний аналіз

Розбиття витрат (USD/WATT)

ПРИМІТКА: Гнучкі модулі зменшують витрати на баланс систем на 40% у інтегрованих автомобілями ПВ.

Вплив на навколишнє середовище

Матеріал та енергія

Звичайні кристалічні кремнієві модулі включають енергетичне очищення кремнію (до 1500 градусів) та виробництво скляних/алюмінієвих рам, що призводить до високих викидів вуглецю (300 - 800 G Co₂e/watt). Їх енергетична оплата - час назад (EPBT) - 1 - 3 років.

Гнучкі тонкі - плівкові модулі (A - Si, Cigs, CDTE) використовують у виробництві менше енергії. Аморфне осадження кремнію відбувається при нижчих температурах, а рулонне виробництво зменшує втрату енергії, з EPBT 0.5 - 2} років. Викиди нижчі (100 - 300 g co₂e/watt), але модулі CDTE несуть ризики токсичності кадмію.

Етап встановлення

Звичайні модулі потребують плоских поверхонь та опорних споруд, що вимагає більше земель (з очищенням рослинності) та більш важкого транспортування, збільшуючи викиди. Установки на даху можуть вимагати структурного арматури.

Гнучкі модулі, легкі та вигинні, придатні вигнуті/нерегулярні поверхні, зменшення використання земель. Вони часто встановлюють без об'ємних опор, різання транспортної енергії та викидів на ділянці.

Оперативна фаза

Обидва виробляють чисту електроенергію, витісняючи викопне паливо. Звичайні модулі чутливі до тепла та затінення, що потенційно потребує більше одиниць для досягнення цілей.

Гнучкі модулі краще працюють при низькому освітленні та високих температурах, з чудовою толерантністю до затінення, зменшуючи потребу в додаткових модулях.

Переваги, що стосуються додатків

Гнучкі модулі

Вигнуті будівельні поверхні (0,1-0,3 кг/м² проти . 12 кг/м² для c-si)

Інтеграція транспортного засобу (Tesla Cybertruck Tesearch: 15 км/день доданий діапазон)

Інтегровані фотоелектричні (BIPV): гнучкі модулі можуть бути ідеально інтегровані з будівлями як частина фасадів, дахів або вікон, досягнення подвійних цілей генерації фотоелектрики та побудови естетики.

Звичайні модулі

Масштабні комунальні сайти (30-річна перевірка надійності)

Площа з високим опроміненням (краща стабільність ультрафіолету)

Висновок

Хоча звичайні модулі PV підтримують перевагу в ефективності та банкноті, гнучкі технології дають можливість новим парадигмам застосування. Вибір залежить від вимог, що стосуються конкретних проектів, для ваги, форм-фактора та довговічності.