Տարբեր տեսակի արևային տեխնոլոգիաներ պատրաստվում են մեծանալ

Աշխարհի տանիքները, դաշտերը և անապատները ծածկող արևային վահանակների մեծ մասն այսօր կիսում է նույն բաղադրիչը՝ բյուրեղային սիլիցիում:Նյութը, որը պատրաստված է չմշակված պոլիսիլիկոնից, ձևավորվում է վաֆլիների և միացված արևային մարտկոցների մեջ, սարքեր, որոնք արևի լույսը վերածում են էլեկտրականության:Վերջերս արդյունաբերության կախվածությունը այս եզակի տեխնոլոգիայից դարձել է ինչ-որ պարտավորություն:Մատակարարման շղթայի խցանումներըդանդաղում եննոր արևային կայանքներ ամբողջ աշխարհում:Պոլիսիլիցիումի խոշոր մատակարարները Չինաստանի Սինցզյան շրջանում.մեղադրվում է ույղուրներից հարկադիր աշխատանք կիրառելու մեջ— բախվում են ԱՄՆ-ի առևտրային պատժամիջոցներին։

Բարեբախտաբար, բյուրեղային սիլիցիումը միակ նյութը չէ, որը կարող է օգնել օգտագործել արևի էներգիան:ԱՄՆ-ում գիտնականներն ու արտադրողները աշխատում են կադմիումի տելուրիդային արևային տեխնոլոգիայի արտադրությունն ընդլայնելու ուղղությամբ:Կադմիումի տելուրիդը «բարակ թաղանթով» արևային բջիջների տեսակ է և, ինչպես ենթադրում է այդ անվանումը, այն շատ ավելի բարակ է, քան ավանդական սիլիկոնային բջիջը:Այսօր կադմիումի տելուրիդ օգտագործող վահանակներմատակարարել մոտ 40 տոկոսԱՄՆ-ի կոմունալ ծառայությունների մասշտաբի շուկան և համաշխարհային արևային շուկայի մոտ 5 տոկոսը:Եվ նրանք կարող են օգուտ քաղել արևային ավելի լայն արդյունաբերության առջև ծառացած հակառակ քամուց:

«Դա շատ անկայուն ժամանակ է, հատկապես բյուրեղային սիլիցիումի մատակարարման շղթայի համար ընդհանրապես», - ասում է Քելսի Գոսը, էներգետիկ խորհրդատվական Wood Mackenzie խմբի արևային հետազոտությունների վերլուծաբանը:«Կադմիումի տելուրիդի արտադրողների համար մեծ ներուժ կա գալիք տարում շուկայի ավելի մեծ մասնաբաժին գրավելու համար»:Հատկապես, նշել է նա, քանի որ կադմիումի տելուրիդի հատվածն արդեն մեծանում է։

Հունիսին արևային էներգիա արտադրող First Solar-ն ասաց, որ դա կանիներդնել $680 մլնՕհայոյի հյուսիս-արևմուտքում գտնվող երրորդ կադմիումի տելլուրիդի արևային գործարանում:Երբ հաստատությունն ավարտվի՝ 2025 թվականին, ընկերությունը կկարողանա տարածքում արտադրել 6 գիգավատ հզորությամբ արևային մարտկոցներ։Դա բավարար է մոտավորապես 1 միլիոն ամերիկյան տների սնուցման համար:Օհայոյի մեկ այլ արևային ընկերություն՝ Toledo Solar-ը, վերջերս մտավ շուկա և կադմիումի տելուրիդային վահանակներ է պատրաստում բնակելի տանիքների համար:Իսկ հունիսին ԱՄՆ էներգետիկայի նախարարությունը և նրա վերականգնվող էներգիայի ազգային լաբորատորիան կամ NREL,մեկնարկել է 20 միլիոն դոլար արժողությամբ ծրագիրարագացնել հետազոտությունները և զարգացնել կադմիումի տելուրիդի մատակարարման շղթան:Ծրագրի նպատակներից մեկն է օգնել ԱՄՆ-ի արևային շուկան մեկուսացնել մատակարարման համաշխարհային սահմանափակումներից:

NREL-ի և First Solar-ի հետազոտողները, որոնք նախկինում կոչվում էին Solar Cell Inc., միասին աշխատել են 1990-ականների սկզբից՝ զարգացնելու համար:կադմիումի տելուրիդի տեխնոլոգիա.Կադմիումը և տելուրիդը համապատասխանաբար ցինկի հանքաքարերի հալման և պղնձի զտման ենթամթերք են:Մինչդեռ սիլիցիումային վաֆլիները միացված են բջիջներ ստեղծելու համար, կադմիումը և տելուրիդը կիրառվում են որպես բարակ շերտ՝ մարդու մազի տրամագծի մոտ մեկ տասներորդը, ապակու վրա, այլ էլեկտրահաղորդիչ նյութերի հետ միասին:First Solar-ը, որն այժմ աշխարհի ամենամեծ բարակ թաղանթ արտադրողն է, մատակարարել է պանելներ 45 երկրներում արևային կայանքների համար:

Տեխնոլոգիան որոշակի առավելություններ ունի բյուրեղային սիլիցիումի նկատմամբ, ասում է NREL-ի գիտնական Լորել Մենսֆիլդը։Օրինակ, բարակ թաղանթի գործընթացը պահանջում է ավելի քիչ նյութեր, քան վաֆլի վրա հիմնված մոտեցումը:Բարակ թաղանթների տեխնոլոգիան նաև հարմար է ճկուն պանելներում օգտագործելու համար, ինչպիսիք են ուսապարկերը կամ դրոնները ծածկող կամ շենքերի ճակատների և պատուհանների մեջ ինտեգրված:Կարևորն այն է, որ բարակ թաղանթային վահանակներն ավելի լավ են գործում շոգ ջերմաստիճաններում, մինչդեռ սիլիկոնային վահանակները կարող են գերտաքանալ և դառնալ ավելի քիչ արդյունավետ էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար, ասաց նա:

Բայց բյուրեղային սիլիցիումը գերակշռում է այլ ոլորտներում, ինչպիսիք են դրանց միջին արդյունավետությունը, ինչը նշանակում է արևի լույսի տոկոսը, որը կլանում և վերածում է էլեկտրականության:Պատմականորեն սիլիկոնային վահանակներն ավելի բարձր արդյունավետություն են ունեցել, քան կադմիումի տելուրիդի տեխնոլոգիան, թեև այդ բացը նվազում է: Այսօրվա արդյունաբերական արտադրության սիլիցիումային վահանակները կարող են հասնել արդյունավետության.18-ից 22 տոկոսՄինչդեռ First Solar-ը հայտնել է 18 տոկոս միջին արդյունավետություն իր նորագույն առևտրային վահանակների համար:

Այնուամենայնիվ, համաշխարհային շուկայում սիլիցիումի գերիշխող հիմնական պատճառը համեմատաբար պարզ է:«Ամեն ինչ կախված է արժեքից», - ասաց Գոսը:«Արևային շուկան հիմնականում առաջնորդվում է ամենաէժան տեխնոլոգիայով»:

Բյուրեղային սիլիցիումի արժեքը կազմում է մոտ 0,24 դոլարից մինչև 0,25 դոլար արևային էներգիայի յուրաքանչյուր վտ արտադրելու համար, ինչը ավելի քիչ է, քան մյուս մրցակիցները, ասաց նա:First Solar-ն ասաց, որ այլևս չի հայտնում իր կադմիումի տելուրիդային վահանակների արտադրության մեկ վտ-ի արժեքը, միայն այն, որ ծախսերը «էականորեն նվազել են» 2015 թվականից, երբ ընկերությունըհաղորդվել է 0,46 դոլար մեկ վտ-ի համար— և շարունակում է նվազել ամեն տարի:Սիլիցիումի հարաբերական էժանության մի քանի պատճառ կա.Պոլիսիլիցիումի հումքը, որն օգտագործվում է նաև համակարգիչներում և սմարթֆոններում, ավելի լայնորեն հասանելի և էժան է, քան կադմիումի և տելուրիդի պաշարները:Քանի որ սիլիկոնային վահանակների և հարակից բաղադրիչների գործարանները մեծացել են, տեխնոլոգիայի պատրաստման և տեղադրման ընդհանուր ծախսերը նվազել են:Չինաստանի կառավարությունը նույնպես մեծապեսաջակցություն և սուբսիդավորումերկրի սիլիկոնային արևային հատվածը — այնքան, որմոտ 80 տոկոսըԱրևային էներգիայի արտադրության համաշխարհային մատակարարման շղթան այժմ անցնում է Չինաստանով:

Վահանակների ծախսերի նվազումը առաջացրել է համաշխարհային արևային բում:Վերջին տասնամյակի ընթացքում աշխարհի ընդհանուր տեղադրված արևային հզորությունը գրեթե տասնապատիկ աճել է՝ 2011-ին մոտ 74,000 մեգավատտից մինչև 2020-ին մոտ 714,000 մեգավատտ:համաձայնՎերականգնվող էներգիայի միջազգային գործակալություն.Միացյալ Նահանգներին բաժին է ընկնում աշխարհի ընդհանուր թվի մոտ մեկ յոթերորդը, իսկ արևային էներգիան այժմամենամեծ աղբյուրներից մեկըԱՄՆ-ում ամեն տարի տեղադրվում է նոր էլեկտրաէներգիայի հզորություն:

Կադմիումի տելուրիդի և բարակ թաղանթային այլ տեխնոլոգիաների մեկ վտ արժեքը նույնպես կնվազի, քանի որ արտադրությունն ընդլայնվում է:(First Solar ասում էոր երբ Օհայոյի իր նոր օբյեկտը բացվի, ընկերությունը կապահովի ամենացածր արժեքը մեկ վտ-ի համար ամբողջ արևային շուկայում:) Բայց արժեքը միակ չափանիշը չէ, որը կարևոր է, քանի որ արդյունաբերության ներկայիս մատակարարման շղթայի խնդիրները և աշխատուժի մտահոգությունները պարզ են դառնում:

First Solar-ի գործադիր տնօրեն Մարկ Ուիդմարն ասում է, որ ընկերության ծրագրված 680 միլիոն դոլարի ընդլայնումը ինքնաբավ մատակարարման շղթա կառուցելու և ԱՄՆ արևային արդյունաբերությունը Չինաստանից «անջատելու» ավելի մեծ ջանքերի մի մասն է:Չնայած կադմիումի տելուրիդային վահանակները չեն օգտագործում պոլիսիլիկոն, First Solar-ը զգացել է արդյունաբերության առջև ծառացած այլ մարտահրավերներ, ինչպիսիք են ծովային նավագնացության ոլորտում համաճարակի հետևանքով առաջացած կուտակումները:Ապրիլին First Solar-ը ներդրողներին ասաց, որ ամերիկյան նավահանգիստներում գերբեռնվածությունը խանգարում է Ասիայում գտնվող իր օբյեկտներից վահանակների առաքմանը:ԱՄՆ-ի արտադրության ավելացումը թույլ կտա ընկերությանն օգտագործել ճանապարհներ և երկաթուղիներ իր վահանակները, այլ ոչ թե բեռնատար նավերը առաքելու համար, ասել է Վիդմարը:Իսկ ընկերության՝ իր արևային մարտկոցների վերամշակման գոյություն ունեցող ծրագիրը թույլ է տալիս նրան բազմիցս օգտագործել նյութերը՝ է՛լ ավելի նվազեցնելով իր կախվածությունը արտասահմանյան մատակարարման շղթաներից և հումքից:

Քանի որ First Solar-ը արտադրում է վահանակներ, ինչպես ընկերության, այնպես էլ NREL-ի գիտնականները շարունակում են փորձարկել և կատարելագործել կադմիումի տելուրիդի տեխնոլոգիան:Գործընկերները 2019թմշակել է նոր մոտեցումորը ներառում է բարակ թաղանթային նյութերը պղնձով և քլորով «դոպինգ» անել՝ ավելի բարձր արդյունավետության հասնելու համար:Այս ամսվա սկզբին NRELհայտարարեց արդյունքները25-ամյա դաշտային փորձարկումը Կոլորադոյի Գոլդեն քաղաքում գտնվող իր բացօթյա հաստատությունում:Կադմիումի տելուրիդային պանելների 12 պանելային զանգվածն աշխատում էր իր սկզբնական արդյունավետության 88 տոկոսով, ինչը ուժեղ արդյունք է այն վահանակի համար, որը դրսում է գտնվում ավելի քան երկու տասնամյակ:Ըստ NREL-ի հաղորդագրության, դեգրադացիան «համապատասխանում է սիլիկոնային համակարգերին»:

NREL-ի գիտնական Մենսֆիլդն ասում է, որ նպատակը բյուրեղային սիլիցիումի փոխարինումը կադմիումի տելուրիդով կամ մեկ տեխնոլոգիան մյուսի նկատմամբ գերազանցություն հաստատելը չէ:«Կարծում եմ՝ շուկայում նրանց բոլորի համար տեղ կա, և յուրաքանչյուրն ունի իր հայտերը», - ասաց նա:«Մենք ցանկանում ենք, որ ամբողջ էներգիան ուղղվի դեպի վերականգնվող աղբյուրներ, ուստի մեզ իսկապես անհրաժեշտ են այս բոլոր տեսակի տեխնոլոգիաները՝ այդ մարտահրավերին դիմակայելու համար»: