Фотоволтаични (PV) материали: Сърцето на слънчевата енергия

1. Слънчеви панели
По-голямата част от слънчевите панели са направени от силиций, който е евтин и изобилен в околната среда. Въз основа на свойството на силикона, който преобразува светлината в електричество, има две основни разновидности на панелите, произведени от силикон: моно и мулти полисилкон; след това има тънкослойни панели. Тези тънкослойни панели могат да включват други елементи като: кадмиев телурид, меден индиев галиев селенид, друг аморфен силиций (a-Si) и, разбира се, отново силикон. Обикновено тънкослойните панели също са по-евтини от поликристалите, но скоростта на преобразуване на енергия обикновено е по-ниска от полисилоконовите панели.
2. Инвертори
Инверторите също се правят с полупроводници и силиций. Повечето хора използват централен инвертор като свой тип инвертор. Той е най-издръжлив и най-надежден.
3. Монтажни системи
Монтажните системи са направени от устойчиви на атмосферни влияния материали като алуминий, неръждаема стомана и поцинкована стомана.
4. Окабеляване и електрически компоненти
Медта служи като основен проводник на окабеляването. За да предпазите окабеляването от повреда и околната среда, медните проводници са екранирани с изолационни материали като PVC или полиетилен.
5. Батерии
Системите, които използват слънчева енергия, обикновено използват следните батерии: оловно-киселинни, никел-кадмиеви и литиево-йонни. Дългите кадмиеви и литиево-йонни набират популярност, тъй като цените им намаляват и качеството и ефективността им се подобряват. Те са по-леки и по-малки, което е допълнителен бонус за ефективност и рационализация на системата.

Проводими материали: Нервната система
Ефективният трансфер на енергия разчита на тези критични компоненти:
а. Сребърна паста
b. Медно окабеляване
c. Полупроводници от силициев карбид (SiC).
SiC се използва в инвертори и може да се справи с високо напрежение без прегряване. Това повишава ефективността с около 1–2%, когато го сравнявате с обикновения силиций.
Съхранение на енергия: Преодоляване на слънчевата пропаст
За да се преодолее периодичността на слънчевата енергия, тези материали съхраняват излишната енергия:
A. Литиево-йонни батерии
Доминиращи на пазара, литиево--йонните батерии (напр. Tesla Powerwall) предлагат 90–95% ефективност и 10000+ цикъла на зареждане. За домове и мрежи са идеални.
B. Батерии, използващи натриеви йони
Натриево-йонната технология използва лесно достъпни материали като натриев железен фосфат и е с 30% по-евтина от лития. идеален за съхранение в решетъчния мащаб.
C. Батерии с ванадиев редокс поток
Те съхраняват енергия в течни електролити, предлагайки 100+ MWh съхранение. Тяхната мащабируемост е подходяща за индустриални приложения.
Бъдещи материали: Преместване на граници
а. Слънчеви клетки с квантови точки
b. Перовскит-силициеви тандеми
c. Самолекуващи-материали
Полимерите, които поправят микро-пукнатини в панелите, могат да удължат живота им с десетилетия, намалявайки разходите за поддръжка.
Устойчивост: Материално предизвикателство





