Görüntüleme: 0 Yazar: Site Editörü Yayınlanma Zamanı: 2026-05-28 Kaynak: Alan
İnce film güneş pilleri bir tür Güneş pili, ince fotovoltaik malzeme katmanlarının cam, plastik veya metal bir altlık üzerine biriktirilmesiyle yapılır. İnce film güneş pilleri tipik olarak geleneksel kristalin silikon bazlı güneş pillerinde kullanılan levhalardan çok daha incedir. İnce film güneş pilleri ticari olarak kadmiyum tellür (CdTe), bakır indiyum galyum diselenit (CIGS) ve amorf ince film silikon (a-Si, TF-Si) dahil olmak üzere çeşitli malzemelerden biriyle yapılır.
Güneş pilleri genellikle onları yapmak için kullanılan ışık emici katman türlerine göre nesillere ayrılır. En köklü veya birinci nesil güneş pilleri, tek veya çok kristalli silikondan yapılmıştır. Bu, şu anda çoğu güneş PV sisteminde kullanılan baskın teknolojidir. Çoğu tür ince film güneş pilleri, olarak sınıflandırılır . Daha yeni, daha az bilinen malzemelerden yapılan güneş pilleri ikinci nesil amorf silikon (a-Si), kadmiyum tellür (CdTe), bakır indiyum galyum selenit (CIGS) veya galyum arsenit (GaAs) gibi ince malzeme katmanları kullanılarak yapılan olarak sınıflandırılır . , üçüncü nesil veya yeni ortaya çıkan güneş pilleri Buna perovskite, boyaya duyarlı, kuantum nokta, organik ve CZTS gibi bazı yenilikçi ince film teknolojileri dahildir. ince film güneş pilleri.
İnce film hücrelerin, birinci nesil silikon güneş pillerine göre, ince yapıları nedeniyle daha hafif ve daha esnek olmaları da dahil olmak üzere birçok avantajı vardır. Bu onları binaya entegre uygulamalarda kullanıma uygun hale getirir. fotovoltaik ve pencerelere lamine edilebilen yarı şeffaf fotovoltaik cam malzemesi olarak. Diğer ticari uygulamalar, dünyanın en büyük bazılarında sert ince film güneş panellerini (iki cam levha arasına yerleştirilmiş) kullanır. fotovoltaik enerji santralleri. Ayrıca kullanılan malzemeler İnce film güneş pilleri genellikle basit ve ölçeklenebilir yöntemler kullanılarak birinci nesil hücrelere göre daha uygun maliyetli üretilir ve birçok durumda sera gazı (GHG) emisyonları gibi çevresel etkilerin daha düşük olmasına yol açar. İnce film hücreleri ayrıca insan toksisitesi ve ağır metal emisyonları açısından elektrik üretimi açısından genellikle yenilenebilir ve yenilenemeyen kaynaklardan daha iyi performans gösterir.
Özellikle üçüncü nesil PV malzemeleri arasında verimli ışık dönüşümüyle ilgili başlangıçtaki zorluklara rağmen, 2023 itibarıyla bazı ince film güneş pilleri %29,1'e varan verimliliklere ulaştı tek bağlantılı ince film GaAs hücreleri , standart tek bağlantılı birinci nesil güneş pilleri için maksimum %26,1 verimliliği aşar. İnce film teknolojilerini içeren çok bağlantılı yoğunlaştırıcı hücreler, 2023 yılı itibarıyla %47,6'ya varan verimliliğe ulaşmıştır.
Hızlandırılmış ömür testlerinde birçok ince film teknolojisinin, birinci nesil hücrelere göre daha kısa çalışma ömrüne ve daha yüksek bozunma oranlarına sahip olduğu bulunmuştur; bu da bunların bir şekilde sınırlı konuşlandırılmasına katkıda bulunmuştur. Küresel olarak, ince film teknolojilerinin PV pazar payı 2023 itibarıyla %5 civarında kalıyor. Bununla birlikte, ince film teknolojisi, 2021'de CdTe hücrelerinin tek başına yeni şebeke ölçeğindeki dağıtımın %29'unu oluşturduğu Amerika Birleşik Devletleri'nde önemli ölçüde daha popüler hale geldi.
İnce film güneş pillerine yönelik ilk araştırmalar 1970'lerde başladı. 1970 yılında Zhores Alferov'un Ioffe Enstitüsü'ndeki ekibi ilk galyum arsenit (GaAs) güneş pillerini yarattı ve daha sonra bu ve diğer çalışmaları nedeniyle 2000 Nobel Fizik ödülünü kazandı. İki yıl sonra 1972'de Prof. Karl Böer, ince film güneş araştırmalarını ilerletmek için Delaware Üniversitesi'nde Enerji Dönüşümü Enstitüsü'nü (IEC) kurdu. Enstitü ilk olarak bakır sülfit/kadmiyum sülfür (Cu 2S/CdS) hücrelerine odaklandı ve daha sonra 1975'te çinko fosfit (Zn 3P 2) ve amorf silikon (a-Si) ince filmlerini de kapsayacak şekilde genişletti. 1973'te IEC, konut binasına entegre fotovoltaiklerin ilk örneğinde güneş enerjisiyle çalışan bir ev olan Solar One'ı piyasaya sürdü. Sonraki on yılda ticari kullanım için ince film teknolojisine ilgi ve Birkaç şirketin amorf silikon ince film güneş enerjisi cihazları geliştirmeye başlamasıyla havacılık ve uzay uygulamaları önemli ölçüde arttı. 21980'de Cu S/CdS için ince film güneş enerjisi verimliliği %10'a yükseldi ve 1986'da ARCO Solar, amorf silikondan yapılmış, piyasada satılan ilk ince film güneş pili olan G-4000'i piyasaya sürdü.
1990'lı ve 2000'li yıllarda ince film güneş pillerinin maksimum verimliliğinde önemli artışlar görüldü ve mevcut ince film teknolojilerinin yeni sektörlere yayılması sağlandı. 1992 yılında Güney Florida Üniversitesi'nde %15'in üzerinde verimliliğe sahip ince film güneş pili geliştirildi. Yalnızca yedi yıl sonra 1999'da ABD Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı ve Spectrolab, üç eklemli galyum arsenit güneş pili üzerinde işbirliği yaparak şu seviyeye ulaştı: %32 verimlilik . Aynı yıl Kiss + Cathcart, 4 Times Meydanı'ndaki bazı pencereler için şeffaf ince film güneş pilleri tasarladı ve 5-7 eve yetecek kadar elektrik üretti. 2000 yılında BP Solar, ince film teknolojisine dayanan iki yeni ticari güneş pilini piyasaya sürdü. 2001 yılında ilk organik ince film güneş pilleri, Linz'deki Johannes Kepler Üniversitesi'nde geliştirildi. 2005 yılında GaAs güneş pilleri, Radboud Üniversitesi'ndeki araştırmacılar tarafından tanıtılan ilk bağımsız (alt tabaka içermeyen) hücrelerle daha da inceltildi.
Bu aynı zamanda yeni üçüncü nesil güneş enerjisi malzemelerinin (geleneksel katı hal malzemeleri için teorik verimlilik sınırlarını aşma potansiyeline sahip malzemeler) araştırılmasında önemli ilerlemelerin olduğu bir dönemdi. 1991 yılında, hücrenin sıradan katı yarı iletken (aktif) katmanını, ışık emici boya içeren bir sıvı elektrolit karışımıyla değiştiren ilk yüksek verimli boyaya duyarlı güneş pili geliştirildi. 2000'li yılların başlarında, kuantum nokta güneş pillerinin gelişimi başladı ve teknoloji daha sonra 2011 yılında Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı tarafından onaylandı. 2009 yılında Tokyo Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, Murase Chikao'nun ışığı emebilen bir perovskit katman oluşturan 1999 tarihli çalışmasına dayanarak, aktif katman olarak perovskitleri kullanan ve %3'ün üzerinde verimlilik elde eden yeni tip bir güneş pili bildirdiler.
2010'larda ve 2020'lerin başında ince film güneş enerjisi teknolojisindeki yenilikler, üçüncü nesil güneş enerjisi teknolojisini yeni uygulamalara genişletme ve üretim maliyetlerini düşürme çabalarının yanı sıra hem ikinci hem de üçüncü nesil malzemeler için önemli verimlilik iyileştirmelerini içeriyordu. 2015 yılında Kyung-In Synthetic, endüstriyel yazıcılarla yapılan esnek güneş pilleri olan ilk mürekkep püskürtmeli güneş pillerini piyasaya sürdü. 2016 yılında, Vladimir Bulović'in Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'ndeki (MIT) Organik ve Nanoyapılı Elektronik (ONE) Laboratuvarı, sabun köpüğünün üstüne oturacak kadar hafif ince film hücreleri yarattı. 2022 yılında aynı grup, kumaşa entegre esnek organik ince film güneş pillerini tanıttı.
İnce film güneş enerjisi teknolojisi küresel pazar payında zirveye ulaştı Yeni fotovoltaik dağıtımının %32'si 1988'de gerçekleşti, daha sonra birkaç on yıl boyunca düşüş gösterdi ve 2009'da tekrar %17 ile daha küçük bir zirveye ulaştı. Pazar payı daha sonra küresel olarak 2021'de istikrarlı bir şekilde %5'e düştü, ancak ince film teknolojisi aynı yıl, kamu hizmeti ölçekli üretimin %30'u da dahil olmak üzere toplam ABD pazar payının yaklaşık %19'unu ele geçirdi.
