November 5, 2024

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Leistungsstärker, flexibler und vielseitiger: Die nächste Generation der Solartechnologie entsteht

Leistungsstärker, flexibler und vielseitiger: Die nächste Generation der Solartechnologie entsteht

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Während die Solarenergie in den Vereinigten Staaten mit Rekordinvestitionen und -installationen boomt, wird erwartet, dass eine Welle technologischer Fortschritte verändern wird, wie viel Energie Solarenergie erzeugen kann, wo sie eingesetzt werden kann und wie lange sie halten kann.

„Es scheint, als ob eine gute Idee sehr schnell in der gesamten Branche umgesetzt werden kann“, sagt Chris Dillen, ein Forschungsingenieur, der die PV Field Performance Group am National Renewable Energy Laboratory leitet.

In den letzten fünf Jahren, so Dillen, sei die Branche „komplett von Aluminium-Rückseitensolarzellen (Al-BSF) zu passiven Emitter-Rückkontaktsolarzellen (PERC-Zellen) umgestiegen.“ „Und es scheint neue Marktteilnehmer im Bereich des n-Typ-Siliziums zu geben, die bereit sind, dasselbe zu tun“, sagte er und ersetzte PERC.

Beispielsweise beginnt die Solarindustrie jetzt mit der Umstellung von p-Typ-PERC-Zellen auf n-Typ-Tunneloxid-Passivierungskontaktzellen, kurz TOPCon. N-Typ-Zellen werden passiv mit Chemikalien wie Phosphor endozytiert, während P-Typ-Zellen aktiv endozytiert werden. Beim Dotieren werden Halbleitern Verunreinigungen zugesetzt, um deren elektrische Leitfähigkeit zu erhöhen.

In den Anfängen der Solartechnologie beschränkten sich Installationen auf Weltraumanwendungen wie Satelliten, und p-Typ-Zellen erwiesen sich als widerstandsfähiger gegen Strahlung und Zersetzung im Weltraum als n-Typ-Zellen. Dies ermöglichte es der P-Typ-Technologie schon früh, einen größeren Marktanteil zu gewinnen, und diese Dominanz hielt auch nach Beginn der terrestrischen Solaranlagen an – obwohl N-Typ-Zellen für den Einsatz in Versorgungsunternehmen und anderen Anwendungen außerhalb des Weltraums effizienter und flexibler sind.

Mittlerweile sind N-Typ-Zellen auf dem Vormarsch.

Die neue Reihe von Solarmodulen, die am Hubble-Weltraumteleskop (HST) eingesetzt werden, wird vor der Schwärze des Weltraums und einem wolkenbedeckten Gebiet auf der Erde platziert.

Die Sonnenkollektoren sind auf einem Bild vom 1. Dezember 1993 mit dem Hubble-Weltraumteleskop zu sehen.

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„Das wird eine große Wende sein“, sagte Dillen. „Es ist wie das Mooresche Gesetz immer schnellerer Computerprozessoren, das es ihnen ermöglicht, immer höhere Effizienzen zu erreichen.“

PERC hat seine Dominanz auf dem Solarmodulmarkt im Jahr 2022 fortgesetzt, Experten gehen jedoch davon aus, dass die Technologie den gleichen Weg gehen wird wie sein Vorgänger Al-BSF. Die Deutscher Industrieverband VDMA In einem Bericht vom April heißt es, man erwarte, dass der Marktanteil von TOPCon von etwa 10 % im Jahr 2022 auf bis zu 60 % weltweit im nächsten Jahrzehnt steigen und nach 2025 zum dominierenden Zelltyp werden werde.

„Die allgemein akzeptierte Ansicht ist, dass TOPCon seinen Marktanteil relativ schnell steigern und in nicht allzu ferner Zukunft wahrscheinlich die kristalline Silizium-Solartechnologie dominieren wird“, sagte Markus Glöckler, Chief Technology Officer bei First Solar.

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Über alle Modultypen hinweg sind die durchschnittlichen Kosten für den Bau von Solaranlagen in US-Dollar pro Kilowatt seit 2013 um einige tausend US-Dollar gesunken und liegen im Jahr 2021 um 6 % auf 1.561 US-Dollar pro Kilowatt. Das sagte die Energy Information Administration in einer Analyse vom Oktober.

Woraus besteht eine Solarzelle?

Während Glöckler eine glänzende Zukunft für TOPCon sieht, sagt er, First Solar sei „zuversichtlich“ in seinem Engagement für die Dünnschichttechnologie in Form von Cadmiumtellurid oder CdTe, der gebräuchlichsten Paneltechnologie für den Einsatz im Versorgungsmaßstab – während Insgesamt dominieren weiterhin kristalline Siliziummodule wie TOPCon.

Das Unternehmen soll in der zweiten Hälfte des Jahres 2024 mit der Produktion seiner CuRe-Kupferreduktionstechnologie beginnen. Glückler geht davon aus, dass das Unternehmen aufgrund der „erwarteten geringeren Abbaurate“ bei Kontakt mit TOPCon „sehr gut mit TOPCon konkurrieren kann“. . Hohe Temperaturen und Luftfeuchtigkeit.

Das Unternehmen sei außerdem optimistisch, das Potenzial von Perowskit-Solarzellen auszuschöpfen, bei denen es sich „im Wesentlichen um Dünnschichthalbleiter“ handele, sagte Glückler.

Perowskit-Zellen Kürzliche Effizienzsteigerungen erzielt, Der Einsatz im kommerziellen Maßstab bleibt jedoch schwierig, da die Chemie Stabilitätsprobleme mit sich bringt.

Im Vergleich zu Silizium sei Perowskit „relativ kostengünstig“, sagte Dillen. „Grundsätzlich kann die Tatsache, dass es so einfach herzustellen ist, ein Grund dafür sein, dass es so schwierig ist, es stabil zu machen.“

Eine konstruierte einkristalline Perowskit-Dünnschicht wurde auf einer Reihe von Substraten mit unterschiedlichen Gitterzusammensetzungen und -größen gezüchtet.

Eine konstruierte einkristalline Perowskit-Dünnschicht wurde auf einer Reihe von Substraten mit unterschiedlichen Gitterzusammensetzungen und -größen gezüchtet.

Die erste Solarenergie Sein Konkurrent ist Hanwha Kyocells Beide haben in diesem Jahr in die Perowskit-basierte Tandemzellentechnologie investiert. First Solar hat Evolar übernommen, ein schwedisches Startup mit Schwerpunkt auf Tandemzellen, und Qcells hat eine Investition von 100 Millionen US-Dollar in seine Tandemzellen-Produktlinie angekündigt.

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