تاریخچه توسعه تکنولوژیکی ماژول های خورشیدی

توسعه تکنولوژی ماژول های فتوولتائیک را می توان به اواخر قرن نوزدهم، زمانی که فیزیکدانان کشف کردند که مواد خاصی می توانند نور خورشید را به برق تبدیل کنند، بازگردانید.با گذشت زمان، محققان تکنیک های ساخت سلول های خورشیدی را به دست آورده اند و به طور مداوم طراحی و عملکرد این سلول ها را بهبود می بخشند.این مقاله به طور دقیق تاریخچه توسعه فناوری ماژول های خورشیدی را شرح می دهد.

سلول خورشیدی نسل اول (1954)

اولین نسل سلول های خورشیدی توسط محققان آزمایشگاه بل در سال ۱۹۵۴ اختراع شد.این نوع سلول از مواد سیلیکونی ساخته شده و سلول خورشیدی سیلیکونی تک کریستال نامیده می شود.کارایی این نوع باتری بسیار پایین است، تنها حدود ۶ درصد، اما راه را برای تحقیق و توسعه سلول های خورشیدی باز می کند.

سلول های خورشیدی نسل دوم (1970s)

سلول های خورشیدی نسل دوم با استفاده از سیلیکون پلی کریستالین ساخته می شوند و سلول های خورشیدی سیلیکون پلی کریستالین نامیده می شوند.این سلول ها ارزان تر از سلول های خورشیدی سیلیکون تک کریستال هستند و بهره وری آنها به حدود ۱۰ درصد افزایش یافته است.

در اواسط دهه ۱۹۷۰، محققان شروع به مطالعه استفاده از مواد نیمه هادی ترکیبی برای ایجاد سلول های خورشیدی کردند.این نوع سلول سلول خورشیدی با کارایی بالا نامیده می شود زیرا از سلول های خورشیدی سیلیکون پلی کریستالین کارآمدتر است.یکی از سلول های خورشیدی نیمه هادی ترکیبی سلول های خورشیدی آرسنید گالیوم است که کارایی بیش از 20 درصد دارد.

سلول های خورشیدی نسل سوم (1990s)

تحقیقات در مورد سلول های خورشیدی نسل سوم در اواسط دهه 1990 آغاز شد.این نوع از سلول های خورشیدی از انواع گسترده تری از مواد، از جمله مواد آلی، سلول های خورشیدی حساس به رنگ و سلول های خورشیدی پرووسکیت استفاده می کنند.

سلول های خورشیدی ارگانیک از پلیمرهای ارگانیک به عنوان مواد نیمه هادی استفاده می کنند. این سلول ها ارزان قیمت، سبک وزن و مناسب برای استفاده در مناطق بزرگ هستند.با این حال، کارایی سلول های خورشیدی ارگانیک بسیار پایین است، تنها حدود 3٪.

سلول های خورشیدی حساس به رنگ (DSSC) از مولکول های رنگ برای تبدیل نور به برق استفاده می کنند.این نوع سلول خورشیدی از سلول های خورشیدی ارگانیک کارآمدتر است و می تواند حدود ۱۰ درصد را به دست آورد.DSSC دارای هزینه پایین و فرآیند تولید ساده است، که آن را برای استفاده در تولید در مقیاس بزرگ مناسب می کند.

سلول های خورشیدی پرووسکیت یکی از امیدوار کننده ترین سلول های خورشیدی نسل سوم هستند.از مواد پروسکیت به عنوان نیمه هادی استفاده می کند و می تواند بهره وری بالاتر را به دست آورد که در حال حاضر بیش از 20٪ است.ساخت این نوع باتری ارزان تر است و ثبات و دوام بیشتری دارد.

سلول های خورشیدی نسل چهارم (ابتدای قرن بیست و یکم)

سلول خورشیدی نسل چهارم آخرین تکنولوژی سلول خورشیدی و امیدوار کننده ترین آن است.انواع مواد سلول های خورشیدی نسل چهارم متنوع تر هستند، از جمله مواد آلی، مواد غیرآلی و مواد ترکیبی.

سلول های خورشیدی هیبریدی آلی و غیرآلی (HIBC) یک فناوری مهم در نسل چهارم سلول های خورشیدی هستند.باتری از ترکیبی از مواد آلی و غیرآلی برای دستیابی به ترکیبی از کارایی بالا و عمر طولانی استفاده می کند.بهره وری سلول های خورشیدی HIBC بیش از 15 درصد است و هزینه تولید آن کم است، که آن را برای استفاده در تولید انبوه مناسب می کند.

علاوه بر سلول های خورشیدی HIBC، سلول های خورشیدی نسل چهارم همچنین شامل سلول های خورشیدی نقطه کوانتومی، سلول های خورشیدی نانوسیم، سلول های خورشیدی گرافن و غیره هستند.این فناوری ها هنوز در حال تحقیق و توسعه هستند، اما قبلاً کارایی و پتانسیل بالایی را نشان داده اند.

خلاصه کنید

با گذشت زمان، کارایی و هزینه سلول های خورشیدی به تدریج بهبود یافته است و طیف گسترده تری از فناوری های سلول های خورشیدی به وجود آمده است.بهره وری سلول های خورشیدی نسل اول تنها 6 درصد بود، در حالی که بهره وری سلول های خورشیدی نسل چهارم بیش از 15 درصد بوده است.در آینده، با توسعه مداوم و بهینه سازی تکنولوژی سلول های خورشیدی، هزینه انرژی خورشیدی همچنان کاهش خواهد یافت.و موقعیت آن در صنعت انرژی به طور فزاینده ای مهم خواهد شد.