कार्बनिक फोटोवोल्टिक के बारे में एक शब्द कहें। भाग 1

जुलाई 2013 के मध्य में, शानदार शहर एरिस में, जो सिसिली के पश्चिम में एक पहाड़ पर सभ्यता से दूर स्थित है, ऑप्टिक्स और फोटोनिक्स के लिए सबसे उत्सुक वैज्ञानिक स्कूल नैनोस्ट्रक्चर (या ऑप्टिक्स और फोटोनिक्स के लिए नैनो-स्ट्रक्चर्स) आयोजित किया गया था। संयोग की रिपोर्टों में से एक कार्बनिक फोटोवॉनिक था, जो कार्लज़ूए इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी (केआईटी) के प्रोफेसर उली लेमर द्वारा प्रस्तुत किया गया था।

तो, "वैकल्पिक" फोटोवोल्टिक होना या न होना?

परिचय

कुछ महीने पहले, ग्रेज़ेल की सौर कोशिकाओं पर एक श्रद्धालु लेख प्रकाशित किया गया था, लेकिन टिप्पणियों में उन्होंने इस तरह के सौर कोशिकाओं में निवेश के औचित्य के बारे में एक वैध अविश्वास और संदेह का सामना किया। विरोधियों की मुख्य प्रेरणा सिलिकॉन की तुलना में ऐसे तत्वों के प्रदर्शन या प्रभावशीलता की कमी है, वे कहते हैं, ईआरओआई वास्तव में खराब है । हालाँकि कुछ अनुमानों को विकी में संकलित और प्रस्तुत किया गया है, यह एक अस्पताल में औसत तापमान की तरह है। और इसके अनुसार, प्रोफेसर लेमर द्वारा प्रस्तुत किए गए आंकड़ों के आधार पर, मैं "विकल्प" या - यदि आप करेंगे - सिलिकॉन फोटोवोल्टिक नहीं, के बारे में विस्तार से थोड़ी और बात करना चाहते हैं, लेकिन पहले आपको अभी भी सामान्य सिलिकॉन बैटरी के लिए संख्याओं की दुनिया में उतरना होगा, यह समझने के लिए कि क्या करना है। के लिए प्रयास करने के लिए। और इस लेख का उद्देश्य सिलिकॉन सौर कोशिकाओं के लिए पहले से स्थापित बाजार के कुछ अवलोकन प्रदान करना है।

मैं तुरंत दो महत्वपूर्ण आरक्षण करना चाहता हूं। सबसे पहले, केआईटी लगभग अपनी स्वयं की उत्पादन लाइनें रखने के लिए प्रसिद्ध है, जिस पर प्रौद्योगिकियों और उपर्युक्त प्रोफेसरों की राय अक्सर संचालित होती है, मेरा मानना ​​है कि यह आधिकारिक है। दूसरे, यूरोपीय संघ अपने विकास में विविधता लाता है, और यह कई रूपरेखा कार्यक्रमों में अंतर्निहित है। इसका क्या मतलब है? इसका मतलब यह है कि भले ही आपने 5% की दक्षता के साथ सौर बैटरी विकसित की हो, आप अनुसंधान जारी रखने के लिए धन प्राप्त कर सकते हैं, जब तक कि निश्चित रूप से, 5% सैद्धांतिक (थर्मोडायनामिक) सीमा नहीं है।

और अंतिम, मैं हमेशा इस, एक तरह से या किसी अन्य, कथन के दौरान उल्लेख करूंगा: € / डब्ल्यू में निवेश की लागत, जिसे दो तरीकों से कम किया जा सकता है - उत्पादन की लागत कम करना या सौर पैनलों की दक्षता में वृद्धि।

क्या क्रिस्टलीय सिलिकॉन के बाद प्रकाश होता है?

मेरा मानना ​​है कि हैबर पर सबसे संतुलित समीक्षाओं में से एक बार्समॉन्स्टर द्वारा तैयार की गई थी , इसलिए हम इस विषय पर लंबे समय तक नहीं रहेंगे।

तो, "शास्त्रीय" की तुलना में "वैकल्पिक" फोटोवोल्टिक क्या है? या पीढ़ियों में ज्ञात सौर कोशिकाओं को कैसे तोड़ा जाए? यह बहुत सरल है:

1. क्रिस्टलीय सिलिकॉन पर आधारित सौर सेल (EFG - Edge Defined Film ने Growth, RGS - Ribbon Growth on Substr) को खिलाया। सबसे प्राचीन, आप पाषाण युग कह सकते हैं। पहले विकास को माइक्रोप्रोसेसर तकनीक के युग के 60 के दशक के अंत में, 70 के दशक की शुरुआत के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है।
   
   सिद्धांत की एक बिट

   ईएफजी सौर पैनलों की विशिष्ट विशेषताएं यहां पाई जा सकती हैं ।
   यहाँ सौर कोशिकाओं के लिए सामग्री का कुछ वर्गीकरण है। हां, यह पूरी तरह से पूर्ण नहीं है, लेकिन अयस्क चरण से सामग्री प्राप्त करने की प्रक्रिया का वर्णन किया गया है।
   
2. पतली फिल्म सौर कोशिकाओं, जैसे कि अनाकार सिलिकॉन, सिलिकॉन फिल्में, पर्यावरण के विभिन्न संस्करणों "असुरक्षित", लेकिन कैडमियम और टेल्यूरियम के आधार पर आज गहन उत्पादन किया जाता है। उन्हें सिलिकॉन वाले के साथ-साथ विकास के लिए एक प्रेरणा मिली, लेकिन केवल 80 के दशक के अंत और 90 के दशक की शुरुआत में उन्होंने 10% दक्षता अवरोध को पार कर लिया।
3. वैकल्पिक फोटोवोल्टिक, जिसमें DSSC (सेंसिटाइज़्ड सोलर सेल्स या हैरटेज़ल सोलर सेल habrahabr.ru/post/192468 ), लचीली ऑर्गेनिक बैटरी (ऑलिगॉमर और पॉलिमर पर आधारित) शामिल हैं, टैंडर सोलर सेल के साथ-साथ एक आउटलैंड की उप-प्रजातियाँ भी शामिल हैं - सोलर क्वांटम डॉट्स (अर्धचालकों के नैनोस्केल कण) पर आधारित तत्व।

फोटोवोल्टिक काफी पूर्ण नहीं है, लेकिन स्पष्ट रूप से। स्रोत ।

और तार्किक सवाल यह है: जहां, फिर, इस वैकल्पिक फोटोवोल्टिक के लिए जगह है? जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, दो मापदंडों को ध्यान में रखा जाना चाहिए: उत्पादन की दक्षता और लागत, जो € / W में ऐसी बैटरी से उत्पन्न बिजली की लागत में कमी को पूरा करती है। जैसा कि हम नीचे दिए गए ग्राफ़ से देख सकते हैं, क्रिस्टलीय सिलिकॉन संभवतः सभी मामलों में सौर कोशिकाओं के लिए सबसे आशाजनक सामग्री है। विशेष रूप से लंबे समय में, जब इसके निवेश मूल्य को 50 सेंट या उससे कम प्रति वाट तक घटाया जा सकता है। हालांकि, यह ध्यान देने योग्य है कि इस तरह की उच्च शुद्धता या "सौर" सिलिकॉन प्राप्त करना भारी पर्यावरणीय जोखिमों से जुड़ा हुआ है, जो यूरोपीय संघ और अमेरिका विशेष रूप से उत्सुक हैं। अरे हाँ, 5 मिनट बाद व्यंग्यात्मक मुस्कान के साथ कहा जाएगा कि कैडमियम टेलुराइड, सीडीटीई, बैटरी का उत्पादन बढ़ रहा है - एक विरोधाभास, लेकिन हम इसे ग्रीनपीस और उत्पादक देशों के प्रशासन के विवेक पर छोड़ दें ...


लघु, मध्यम और दीर्घकालिक में विभिन्न प्रकार के सौर कोशिकाओं के लिए निवेश की प्रभावशीलता और मूल्य का मूल्यांकन।

बेशक, आज भी अनाकार सिलिकॉन (उत्पादन सस्ता है और "गंभीर रसायन विज्ञान" की आवश्यकता नहीं है), हालांकि एक लागत पर और क्रिस्टलीय एनालॉग्स की तुलना में, यह अभी भी कुछ tidbit बाजार खंड के लिए प्रतिस्पर्धा करने के लिए पर्याप्त दक्षता नहीं है। लेकिन इस आरेख में क्या दिलचस्प है: गैर-सिलिकॉन सौर कोशिकाओं में शुरू में निवेश की लागत कम होती है और, तदनुसार, बिजली की कम लागत उनकी मदद से प्राप्त होती है। यह सिर्फ शोधकर्ताओं और निवेशकों को आशा देता है कि भविष्य में, रोल-टू-रोल (एक समाचार पत्र कैसे प्रिंट करें) जैसी प्रक्रियाओं के उपयोग के माध्यम से ऐसे तत्वों के उत्पादन में लागत को काफी कम करना संभव है। लेकिन मैं इसके बारे में दूसरे भाग में बताऊँगा जो विकल्पों के लिए समर्पित है।


पहली पीढ़ी का सौर सेल उदाहरण - पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन

लेकिन यह सब नहीं है, लचीली सौर कोशिकाओं के मामले में, और उनमें से अधिकांश वैकल्पिक समूह में हैं, बहुत सारे संभावित अनुप्रयोग हैं: स्मार्ट कपड़ों से जो आपके मोबाइल फोन को धूप के मौसम में ( उदाहरण के लिए ), टेंट और awnings के लिए चार्ज करेंगे, प्रकृति में एक छोटी सी केतली खिलाने में सक्षम।


दूसरी पीढ़ी के सौर पैनल

विशिष्ट परिचालन स्थितियों को देखते हुए - खेतों में, इसलिए बोलना - और साथ ही मोबाइल उपकरणों के सभी प्रमुख निर्माताओं की इच्छा को ध्यान में रखते हुए स्मार्टफोन या अल्ट्राबुक की बैटरी जीवन की गिरावट को कम करने के लिए, आपको इस बात से सहमत होना चाहिए कि यह बाजार खंड बहुत जल्दी शूट कर सकता है।

लेकिन आइए हम भविष्य के स्वर्ग के बारे में अपनी पापी पृथ्वी के बारे में कल्पनाओं से लौटें, और अधिक सटीक रूप से, पारंपरिक सौर कोशिकाओं के लिए।

आधुनिक सौर ऊर्जा बाजार की स्थिति।

पहली पीढ़ी की सौर कोशिकाओं के लिए कुछ और सटीक आंकड़ों के रूप में, उन्हें बच्चों के लिए भी समझ में आने वाली तस्वीर के रूप में प्रस्तुत किया गया था:


पारंपरिक सौर कोशिकाओं के नाममात्र पैरामीटर

इसी समय, 54 डब्ल्यू मॉड्यूल की लागत आमतौर पर 60 यूरो से अधिक नहीं होती है, और ऊर्जा के प्रत्येक kWh से उपभोक्ता को 50 सेंटीमीटर से कम लागत आती है। सेवा जीवन बहुत बड़ा है - आमतौर पर यह दसियों साल (25-30 साल का आदर्श) होता है, जब तक कि कुछ असाधारण न हो जाए - बाढ़, तूफान, रूसी एपिफेनी ठंढ, आदि। खैर, फिर बैटरी को डिसबैलेंस किया जाता है, पुनर्नवीनीकरण किया जाता है, और उनसे नए बनाए जाते हैं।

इसके बाद, मैं कुछ आंकड़े देना चाहूंगा। बेशक, मोनो- और पॉलीक्रिस्टलीन बैटरियों का हिस्सा बहुत बड़ा है और कुल मिलाकर बाजार में 90% तक खपत होती है, लेकिन देखें कि 2000 के दशक की शुरुआत से CdTe-Battery (इकोलॉजिस्ट्स - haha) की हिस्सेदारी कैसे बढ़ी है, कैसे अन्य तकनीकों ने धीरे-धीरे लेकिन निश्चित रूप से अंकुरित होना शुरू कर दिया है , सहित वैकल्पिक प्रकार के फोटोवोल्टिक (इस मामले में दूसरों के रूप में चिह्नित)। और यह सब आर्थिक विकास के वसा वाले वर्षों में नहीं होता है, जब वैज्ञानिक पहिया के लिए पैसा पानी की तरह बरसता है, लेकिन अब, हमारी आंखों के सामने, जब यूरोपीय संघ और संयुक्त राज्य अमेरिका में मंदी अभी भी जारी है।


विभिन्न प्रकार की बैटरियों के लिए सौर ऊर्जा बाजार के शेयर

खैर, आप विकी में उपलब्ध कराए गए आंकड़ों से तुलना कर सकते हैं - एक अच्छा संयोग:

कहाँ और क्या उत्पादन और वितरित किया जाता है?

बेशक, कोई पहले से ही इसका अनुमान लगा सकता है, जैसा कि प्रसिद्ध मजाक में:
" - ग्रह पर तीन सबसे लोकप्रिय शब्द क्या हैं?
- शांति, श्रम, मई
"नहीं, चीन में निर्मित ," सौर कोशिकाओं के उत्पादन का बहुमत चीन में केंद्रित है। 2011 तक, उस वर्ष के सभी निर्मित मॉड्यूलों में से आधे से अधिक का नामपट्ट है: मेड इन चाइना।


पहली पीढ़ी के सौर कोशिकाओं का वार्षिक उत्पादन

जबकि तैयार उत्पाद का मुख्य उपभोक्ता, विचित्र रूप से पर्याप्त है, मदर यूरोप। यूरोपीय देशों के बीच, जर्मनी निर्विवाद नेता है, जिसके बाद इटली सूर्य के ऊर्जा के एक सार्वभौमिक स्रोत के रूप में उपयोग करने के युग में छोड़ने की कोशिश कर रहा है, जो कि, अनुकूल जलवायु के कारण और बड़े पैमाने पर है। हालांकि, उदाहरण के लिए, सिसिली में, जहां स्कूल आयोजित किया गया था, लाभ पवनचक्की को दिया जाता है।

मैं यह भी ध्यान देना चाहूंगा कि उदाहरण के लिए, स्पेन का हिस्सा, जहां जलवायु सौर ऊर्जा के विकास का पक्षधर है, ने व्यावहारिक रूप से 2008 के बाद से सौर कोशिकाओं की स्थापित क्षमता में वृद्धि नहीं की है, जबकि चीन ने भी इसी अवधि में इस पैरामीटर में काफी वृद्धि की है।


पहली पीढ़ी की सौर कोशिकाओं की कुल स्थापित क्षमता

चूंकि यूरोपीय संघ में जर्मनी वैकल्पिक ऊर्जा स्रोतों का सबसे महत्वपूर्ण उपभोक्ता है, सामान्य तौर पर, और सौर, विशेष रूप से, पिछले 7 वर्षों में, मॉड्यूल कीमतों में गिरावट की डिग्री का आकलन करना संभव है। इसलिए, अगर एक छत पर चढ़कर प्रणाली की औसत खुदरा कीमत लगभग 5,100 यूरो प्रति किलोवाट पीक पावर थी, तो 2013 की दूसरी तिमाही में यह 1,700 यूरो तक गिर गई। 7 साल में 3 बार! एक अच्छा परिणाम, यह ध्यान दिया जाना चाहिए।

मैं 2008 की चौथी तिमाही पर भी ध्यान आकर्षित करना चाहूंगा। संयुक्त राज्य अमेरिका में संकट बढ़ रहा है, बैंक यूरोपीय संघ में बंद हो रहे हैं, ऐसा लगता है कि कीमतें Q4 2008 के स्तर पर बनी रहें और कहीं भी न जाएं, क्योंकि उद्यम बंद हैं, जहाज बंद हैं, और बैंकों में पैसा नहीं है। लेकिन यह काफी विपरीत निकला, संकट शुरू होने के एक साल बाद, कीमत 30% गिरकर 3,000 यूरो प्रति किलोवॉट से कम हो गई।


पिछले 7 वर्षों में यूरो में चरम शक्ति के किलोवाट की लागत, वैट को छोड़कर, चूंकि जर्मनी में संघीय राज्यों के बीच भी वैट अलग-अलग हो सकता है

और निष्कर्ष में, मैं ऐसे सिलिकॉन सौर कोशिकाओं द्वारा उत्पन्न बिजली की लागत की गणना प्रस्तुत करना चाहूंगा। यदि हम सौर पैनल के लिए उपरोक्त मात्रा लेते हैं, तो सौर पैनल का जीवन 20 वर्ष है, प्रति वर्ष 5% लागत (उदाहरण के लिए, ऋण पर 4% ब्याज और बैटरी की सर्विसिंग की लागत का 1%), हम प्रति किलोवाट प्रति cents में उत्पन्न बिजली की लागत का निम्नलिखित वितरण प्राप्त करते हैं * ज:


प्रति किलोवाट में सौर पैनल द्वारा उत्पन्न बिजली की लागत: क्षैतिज - क्षेत्र की रोशनी की औसत डिग्री, ऊर्ध्वाधर - शिखर शक्ति के किलोवाट प्रति डॉलर में सौर पैनल का बाजार मूल्य ( स्रोत )

अंतरिम निष्कर्ष

आखिर में हमारे पास क्या है? फिलहाल, सिलिकॉन "शास्त्रीय" सौर ऊर्जा के लिए बाजार का गठन किया गया है, क्रिस्टलीय सिलिकॉन की हिस्सेदारी 90% से अधिक है, और इस पर मुख्य खिलाड़ियों (मुख्य रूप से चीन, यूरोपीय संघ, जापान और यूएसए) को निचोड़ना मुश्किल होगा।

उद्देश्य क्या है या सौर ऊर्जा कार्यक्रम "दान" क्यों करते हैं? कारण काफी पारदर्शी है: जितना संभव हो ऊर्जा खपत की संरचना में विविधता लाने के लिए, प्रौद्योगिकियों का विकास करें और, कुछ मामलों में (उदाहरण के लिए जर्मनी), पड़ोसी क्षेत्रों (विशेष रूप से रूस से) से निर्यात की निर्भरता को कम करें।

"वैकल्पिक" प्रकार की सौर कोशिकाओं को जीने और विकसित करने के लिए इन स्थितियों में कैसे, जिनका उल्लेख शुरुआत में किया गया था? क्या पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन की छाया में एक जगह है? या यह सब लाड़ प्यार है कि कुछ भी नहीं करने के लिए नेतृत्व करेंगे? मैं उन प्रौद्योगिकियों के प्रिज़्म के माध्यम से एक उत्तर देने की कोशिश करूंगा जो वर्तमान में विकसित हो रहे हैं।

और हमारे नायक इससे कैसे निपटेंगे?
दूसरी तस्वीर देखने के लिए सभी!

---

कभी-कभी यह संक्षेप में पढ़ना संभव है, और कभी-कभी मेरे टेलीग्राम चैनल पर विज्ञान और प्रौद्योगिकी की खबरों के बारे में इतना अधिक नहीं है - हमारा स्वागत है;)