انواع فناوری سلول های خورشیدی

عنصر اصلی فناوری فتوولتائیک، سلول خورشیدی است که نور خورشید را به صورت مستقیم به انرژی الکتریسیته تبدیل می‌کند. سلول‌های خورشیدی از مواد نیمه رسانای حالت جامد تشکیل شده‌اند.

سلول‌های فتوولتائیک که از یک اتصال P-N ساخته شده‌اند، بدون هیچ آلودگی نور خورشید را مستقیماً به الکتریسیته تبدیل می‌کنند. اصول تولید فوتوجریان از سلول‌های فتوولتائیک در شکل زیر نشان داده شده است.

در واقع وقتی که نور خورشید به سطح سلول برخورد می‌کند، فوتون‌ها توسط اتم‌های نیمه هادی، الکترون‌های آزاد لایه‌ی منفی، جذب می‌شوند. این الکترون‌های آزاد از طریق مدار خارجی مسیر خود را به سمت لایه‌ی مثبت پیدا کرده و در نتیجه جریان الکتریکی از لایه‌ی مثبت به منفی جاری می‌شود.

فناوری‌های فتوولتائیک تجاری موجود و در حال توسعه را می‌توان در سه گروه: تکنولوژی کریستال، تکنولوژی فیلم نازک و تکنولوژی فتوولتائیک نوظهور و جدید دسته بندی کرد که از لحاظ راندمان جذب نور، راندمان تبدیل انرژی، تکنولوژی ساخت و هزینه‌های تولید با هم متفاوت هستند.

• تکنولوژی کریستالی

ماده اصلی بکار رفته در ساخت سلول‌های خورشیدی سیلیس یا سیلیکون است. سیلیس ماده‌ای است که قسمت عمده پوسته زمین از آن تشکیل شده ولی این ماده عمدتاً به صورت ترکیب اکسید سلیسیم یا سیلیکا (SiO2) یافت می‌شود که در اصطلاح غیر علمی به آن ماسه می‌گویند. سلول‌های سیلیکونی به خاطر فرآیند ساخت و خالص‌سازی سیلیکون قیمت بالایی دارند.

تکنولوژی کریستالی در سه فرم: سیلیکون تک کریستالی، سیلیکون چند کریستالی و آرسنیک-‌ گالیم مورد استفاده قرار می‌گیرد.


1. سیلیکون تک کریستالی- مونو کریستال (Single (Mono)- Crystal Silicon)

سیلیکون تک کریستالی که به طور گسترده‌ای در ساخت سلول‌های خورشیدی استفاده می‌شود از یک کریستال بزرگ سیلیس تولید می‌شود. رایج بودن سیلیکون تک کریستالی به دلیل پایداری خوب، خواص الکتریکی، فیزیکی و شیمایی مرغوب سیلیکون است.

سیلیکون تک کریستالی دارای ساختار مولکولی یکنواخت است که در مقایسه با مواد غیر کریستالی، ساختار یکنواخت آن منجر به راندمان تبدیل انرژی (نسبت توان الکتریکی تولید شده توسط سلول به مقدار توان نور خورشید موجود) بالا می‌شود.

راندمان تبدیل ماژول‌های تجاری سیلیکون تک کریستالی در حدود %20-14 است اما به دلیل گران بودن سیلیکون تک کریستالی قیمت آن‌ها کمی بالا می‌باشد.

2. سیلیکون چند کریستالی (Poly (Multi)- Crystalline Silicon)

متشکل از دانه‌های کوچک سیلیکون‌های تک کریستالی است که در مقایسه با سلول‌های تک کریستالی دارای راندمان انرژی و هزینه ساخت کمتری هستند. راندمان تبدیل انرژی ماژول‌های تجاری سیلیکون چند کریستالی در حدود %14-10 است.

3. آرسنیک گالیم (Gallium Arsenide (GaAs))این نیمه هادی مرکب، از دو عنصر گالیم (Ga) و آرسنیک (As) ساخته شده است. GaAs دارای ساختار کریستالی و سطح بالای جذب نور است و نسبت به سیلیکون کریستالی دارای راندمان تبدیل انرژی بالاتری، در حدود %30-25 است.
سمی بودن آرسنیک و هزینه بالا نسبت به سیلیکون تک کریستالی از معایب سلول‌های GaAs است.
به دلیل مقاومت بالای آن در برابر گرما در سیستم‌های متمرکز  که درجه حرارت سلول‌ها زیاد است و همچنین در کاربردهای فضایی که نیاز به مقاومت بالا در برابر آسیب تشعشع و راندمان بالای سلول است، مورد استفاده قرار می‌گیرند.

 

•  تکنولوژی فیلم نازک

در یک سلول فیلم نازک، لایه‌های مواد نیمه هادی با ضخامت 2-0.3 میلی‌متر روی شیشه، پلاستیک، استیل ضد زنگ و دیگر مواد زیر لایه‌ای قرار می‌گیرند.

از آنجا که مواد فیلم نازک نسبت به مواد کریستالی دارای ضریب جذب بالایی هستند، لایه رسوبی  مواد فتوولتائیک بسیار نازک در نظر گرفته می‌شوند که این منجر به کاهش هزینه سلول می‌شود. با این حال سلول‌های فتوولتائیک فیلم نازک دارای راندمان تبدیل کمی هستند.

انواع تکنولوژی‌های فیلم نازک عبارتند از: سیلیکون آمورفوس، تلورید کادمیم، CIGS

مقایسه سلول های فیلم نازک، مونو و پلی کریستال

1. سیلیکون آمورفوس (Amorphous Silicon (A-Si))

این ماده دارای مزیت ضریب جذب بالا، در حدود 40 برابر کریستال سیلیکونی است. تنها یک لایه نازک برای جذب نور مورد نیاز است که این منجر به کاهش هزینه مواد می‌شود. با این حال دارای راندمان تبدیل انرژی پایین در حدود %9-5 است.
سیلیکون آمورفوس به طور گسترده‌ای در کالاهای مصرفی کوچک مانند ساعت و ماشین حساب استفاده می‌شود.

2. تلورید کادمیم (Cadmium Telluride (CdTe))

 تلورید کادمیم دارای ضریب جذب بالایی است. تنها با ضخامت در حدود یک میلی‌متر می‌تواند 90% طیف خورشید را جذب کند و دارای کمترین هزینه تولید در میان تکنولوژی‌های فیلم نازک است.

راندمان ماژول‌های تجاری CdTe در حدود %7 است. بی ثباتی عملکرد سلول و ماژول از اشکالات عمده‌ی سلول‌های CdTe است، همچنین کادمیم یک عنصر سمی است.

3. مس، ایندیم، گالیم، سلنید و سولفید  (Copper-Indium-[Gallium]-Selenide-Sulphide (CI[G]S))

CIGS یک نیمه هادی با قدرت جذب بالاست که می‌تواند با ضخامت 0.5 میلی‌متر %90 طیف خورشید را جذب کند و دارای بالاترین راندمان در میان تکنولوژی‌های فیلم نازک است.
CIGS یک ماده موثر و پیچیده است که این پیچیدگی موجب دشواری ساخت آن می‌شود. تولید سلنید هیدروژن که یک گاز بسیار سمی است از نگرانی‌های موجود در فرآیند ساخت آن است.

در سال 2014 در آزمایشگاه EMPA به رکورد 20.4 درصد راندمان تبدیل انرژی برای سلول‏ های خورشیدی CIGS لایه نازک روی زیر لایه‏ های پلیمری انعطاف‏ پذیر دست پیدا کردند.

•  تکنولوژی نوظهور و جدید

فناوری های این نسل در مرحله پیش از تجاری سازی به سر می برند.تکنولوژی نوظهور و جدید به دسته های زیر تقسیم می شوند:

1.  سلول های فتوولتائیک متمرکز CPV (Concentrating PV)

2. سلول های خورشیدی ارگانیک Organic PV

3. سلول های خورشیدی حساس به رنگ

4. سلول های خورشیدی پلیمری

5. سلول های خورشیدی مبتنی بر کریستال های مایع

6. فیلم های نازک پیشرفته  Advanced thin films

مطالب مرتبط

استانداردهای بین المللی تجهیزات سیستم فتوولتائیک

روش های نصب استراکچر پنل خورشیدی

پتانسیل تابش و نقشه تابش خورشید در ایران

کاربردهای مختلف سیستم های خورشیدی(فتوولتائیک)

کاربردهای غیر نیروگاهی انرژی خورشیدی

انواع نیروگاه های حرارتی خورشیدی

سیستم برق خورشیدی خانگی و محاسبه تقریبی هزینه آن

تاریخچه انرژی خورشیدی

طبیعت انرژی خورشید

رکورد قیمت تولید برق خورشیدی شکست/ تولید برق تجدیدپذیر وارد فضای رقابتی می شود

برای اولین بار قیمت انرژی خورشیدی از قیمت انرژی زغال سنگی ارزان تر شد. در شیلی قیمت انرژی خورشیدی با ثبت رکورد 2910 دلار برای هر مگاوات ساعت برق، رکورد ارزانی انرژی خورشیدی در جهان را شکست.

به گزارش برق نیوز، برای اولین بار قیمت انرژی خورشیدی از قیمت انرژی زغال‌سنگی ارزان‌تر شد. در شیلی قیمت انرژی خورشیدی با ثبت رکورد ۲۹٫۱۰ دلار برای هر مگاوات ساعت برق، رکورد ارزانی انرژی خورشیدی در جهان را شکست.

شرکت توسعه‌دهنده‌‌ی اسپانیایی که این مزایده را برده است، انرژی خورشیدی را با قیمتی تقریباً نصف قیمت تولید برق از زغال‌سنگ تولید خواهد کرد. هرچه تولید برق خورشیدی ارزان‌تر می‌‌شود، مناطقی که از انرژی خورشیدی فراوان برخوردارند تمایل بیشتری برای بستن قرارداد برای تولید انرژی از خورشید پیدا می‌کنند. روند کنونی به سمت هرچه ارزان‌تر شدن انرژی خورشیدی پیش می‌رود.

رکوردی که در شیلی ثبت شد، رکورد قبلی را که در دوبی همین امسال به‌دست‌آمده بود را جابجا کرد. پیشرفت‌هایی که در فناوری پنل‌های خورشیدی ظهور کرده، هزینه‌های تولید را به‌شدت کاهش داده و از طریق تولید انبوه صنعتی قیمت‌های پایین‌تر را قابل تحقق کرده است. مدیران این شرکت اسپانیایی می‌گویند این قیمت پایین، پایین‌ترین قیمت تولید برق از هر نوعی است و نشان می‌دهد که انرژی خورشیدی تکامل‌یافته و به لحاظ قیمت کاملاً رقابت‌پذیر است.

منبع: رویدادهای معماری

استفاده از سلفون در لباس برای خنکی

استفاده از سلفون در لباس برای خنکی!+عکس

تغییرات آب‌وهوایی باعث گرم‌تر شدن زمین شده و محققان را مجبور به جستجوی راه‌هایی برای سازگار ساختن انسان‌ها با این تغییرات گرمایشی کرده است.

به گزارش ایسنا به نقل از ساینس‌نیوز، محققان دانشگاه استنفورد اکنون در حال کار بر روی لباس‌هایی هستند که بدن را خنک نگه داشته و روزهای گرم تابستان را قابل تحمل می‌کنند.

آن‌ها با انجام اصلاحات و تغییراتی بر روی پوشش‌های سلفونی که معمولا برای تازه نگهداشتن غذاها استفاده می‌شود، پارچه‌ای تولید کرده‌اند که می‌تواند پوست را خنک سازد.

اگرچه منسوجات پلاستیکی الهام گرفته از سلفون هنوز وارد بازار نشده‌اند، اما می‌توانند راه را برای پوشاکی هموار کنند که به ذخیره انرژی و هزینه‌های صرف شده برای دستگاههای تهویه کمک می‌کنند.

محققان برای این تحقیق که در مجله ساینس منتشر شده، بر روی ماده نانو منفذدار پلی‌اتیلن (nanoPE) کار کرده و ماده‌ای را تولید کردند که می‌تواند به آزاد کردن حرارت بدن کمک کند.

مانند بسیاری از پارچه‌های موجود، این مواد با تبخیر عرق بدن باعث می‌شوند که پوست احساس خنکی کند. اما همچنین دارای مکانیسم خنکسازی دیگری نیز هست که می‌تواند صنعت پوشاک را متحول کند و آن، پارچه پلاستیکی است که حرارت بدن را به شکل تابش مادون‌قرمز از پارچه عبور می‌دهد.

محققان برای ساخت این پارچه خنک کننده از حوزه‌های فوتونیک، نانوفناوری و شیمی استفاده کرده تا پلاستیک پلی‌اتیلن مورد استفاده در آشپزخانه برای تازه نگه داشتن مواد غذایی در مقابل نور مرئی شفاف نشده و به هوا، بخار آب و تابش حرارتی اجازه ورود و خروج دهد. اگرچه این پارچه که با الهام از این پوشش پلاستیکی ساخته شده هنوز در بازار موجود نیست ولی میتواند راه را برای لباسهایی که به صرفه جویی در انرژی و هزینه کمک خواهند کرد، هموار کند.

محققان از نوعی پلی‌اتیلن استفاده کرده اند که معمولا برای ساخت باتری به کار می‌رود. این پلاستیک خاص از یک نانوساختار خاص برخوردار است که آن را در برابر نور مرئی، مات می‌کند اما در برابر تابش مادون قرمز، شفاف می‌شود تا حرارت بدن از آن عبور کند.

آن‌ها همچنین این ماده را با مواد شیمیایی اصلاح کردند که به مولکول‌های بخار آب اجازه عبور از نانومنفذهای درون پلاستیک را داده و پارچه را قادر به تنفس می‌سازد.

محققان دریافتند که این پارچه در مقایسه با پارچه‌ها نخی، پوست را تا 3.6 درجه فارنهایت خنک‌تر می‌کند.

ساخت باتری های خوراکی از جنس ملانین

محققان امریکایی در مطالعات اولیه خود آورده اند، سال ها در حسرت روزی بودیم که بتوانیم باطری یا دستگاهی را به صورت بی خطر و بررسی رفتارهای درونی وارد بدن کنیم اکنون چنین روزی فرا رسیده است.

محققان موفق به ساخت باتری هایی با استفاده از ملانین شده اند که می تواند عرضه محصولات پزشکی را دستخوش تغییرات گسترده ای کند.

به گزارش مهر، تصور کنید قرصی با یک سنسور میل می کنید تا به پزشک معالجتان اجازه دهید اطلاعاتی از درون بدن شما به دست آورد. در سال های اخیر، چنین سنسورهایی تولید شده اند اما محصول پزشکی متفاوتی ساخته شده که نه تنها دیگر با بلع آن خطری را متوجه بدن شخص هدف نمی کند بلکه می تواند مدت زمان بیشتری را نیز در بدن شخص باقی بماند.

محققان امریکایی در مطالعات اولیه خود آورده اند، سال ها در حسرت روزی بودیم که بتوانیم باطری یا دستگاهی را به صورت بی خطر و بررسی رفتارهای درونی وارد بدن کنیم اکنون چنین روزی فرا رسیده است.

محققان دانشگاه کارنگی ملون امریکا موفق به ساخت نمونه اولیه ای از باطری خوراکی با استفاده  از ملانین، رنگدانه ای که در پوست، مو و چشم وجود دارد، شده اند که می تواند مدت زمان استفاده از دستگاه های پزشکی کاشته شده در بدن را افزایش دهد.

این باتری قادر به فعال کردن یک دستگاه ۵ میلی واتی برای ۱۸ ساعت است که در این مدت زمان می توان به آزادسازی تدریجی یک واکسن، دارو یا بررسی تغییرات باکتری های روده پرداخت.

باتری هایی که در گذشته استفاده می شدند، سمی بوده و باید پس از مدتی از بدن خارج می شدند اما باتری های جدید از جنس ملانین بوده و از قابلیت هضم و تجزیه پذیری برخوردار هستند و خطری را متوجه بدن نمی کنند.

رنگدانه های ملانین یون های فلزی را به یکدیگر متصل کرده و این همان پدیده ای است که در یک باتری مورد نیاز است.

محققان اکنون به دنبال ساخت باتری های خوراکی با استفاده از پکتین، ( ماده ژله ای در تهیه مربا) هستند.

منبع: مهر

ایسوس به دنبال توسعه شاخه هوش مصنوعی و واقعیت مجازی

16 مرداد 1395

رایورز - شرکت ایسوس تک قصد دارد تا فعالیت خود در بازار صنایع دیجیتالی را به‌سوی تمرکز بیشتر بر روی دو مورد واقعیت مجازی و هوش مصنوعی متمایل سازد.

به گزارش رایورز به نقل از وب‌سایت خبری تحلیلی taipeitimes، شرکت ایسوس تک به‌عنوان یکی از نام‌های بزرگ رده تولید کامپیوترهای خانگی به‌حساب می‌آید و از این نظر در رتبه چهارم جهان جای دارد.

با این‌ وجود شرایط این بازار چندان قابل اتکا نیست و در آینده‌ای بلندمدت نمی‌توان دیگر بر روی توفیق به‌واسطه کامپیوترهای خانگی حساب باز کرد.

به‌ این‌ ترتیب شرکت ایسوس قصد دارد تا تمرکز خود بر روی بازارهای آینده را بر روی دو مورد اصلی و رو به رشد در جهان فناوری قرار بدهد تا بتواند آینده‌ای درخشان را برای خود تضمین نماید.

این دو مورد شامل هوش مصنوعی و واقعیت مجازی هستند که البته ایسوس در حال حاضر نیز شاخه‌های مربوط به این دو مورد را در ساختار شرکتی خود می‌بیند.

با این‌ حال بر اساس گفته‌های جری شن به‌عنوان مدیر ارشد اجرایی این شرکت، ایسوس قرار است تا با تخصیص منابع بیشتر به این دو بخش، روند فعالیت آنها را بهبود بخشیده و پیشرفت آنها را تسریع نماید.