ФОТОЕЛЕКТРИЧНІ ПЕРЕТВОРЮВАЧІ. ВИДИ, ЕФЕКТИВНІСТЬ
DOI:
https://doi.org/10.35546/kntu2078-4481.2024.1.12Ключові слова:
фотоелектрика, фотовольтаїка, сонячні елементи, ефективність перетворення енергіїАнотація
У статті зроблено аналітичний огляд фотоелектричних перетворювачів, що належать до різних поколінь та технологічних груп, оцінка їх переваг та недоліків, особливостей виробництва, поточних показників ефективності та перспектив розвитку, технологій підвищення їх ефективності. Визначено сучасний стан технологій фотоелектричних перетворювачів та які виклики і можливості постають перед дослідниками і виробниками. Представлено аналіз ефективності фотоелектричних модулів як основних компонентів фотовольтаїки. Систематизовані основні переваги і недоліки фотоелектричних елементів різних типів. Визначено найбільш інноваційні технології, до складу яких відносяться двосторонні фотоелектричні елементи, прозорі фотоелектричні елементи, гнучкі фотоелектричні елементи, системи концентрування випромінювання, технології вдосконалення зняття струму. Виконано патентний пошук по спеціалізованій базі даних "Винаходи (корисні моделі) в Україні" по ключовим словам, що стосуються запиту «сонячні перетворювачі», та зроблено висновок, що 24 відсотки патентів по даному напрямку, зареєстрованих в Україні стосуються процесу виробництва фотоелектричних елементів та модулів, 48 відсотків рішень присвячені конструкції і компонуванню фотоелектричних модулів і систем, 28 відсотків – матеріалам і архітектурі фотоелектричних елементів. Встановлено, що технології фотоелектричних елементів і матеріали, що застосовуються для їх виробництва, постійно удосконалюються. Зусилля виробників та дослідників направлені на пошук нових підходів щодо збільшення ефективності сонячних панелей, підвищення обсягу виробленої енергії з одиниці площі, зниження її собівартості, створення оптимальних можливостей роботи при різних рівнях освітленості та температурних показників, розширення сфер можливого застосування фотоелектричних систем, а також підвищення стійкості до впливу чинників навколишнього середовища.
Посилання
Хрипунов Г.С. Хрипунова А.А. Історичні передумови та аналіз розвитку фотоелектрики у 50-х роках XX століття. (2015). Сумський історико-архівний журнал. № 24. С. 75–81.
Хрипунова А. Л. (2015). Передумови розвитку наземної фотоелектрики у 70-х рр. ХХ ст. Сторінки історії. Вісник НТУУ "КПІ". № 40. С. 158–167.
Geoffrey K. Ontiri, Lilian L. Amuhaya. (2022). A Review of Emerging Photovoltaic Construction Technologies to Increase Efficiencies in Solar as a Renewable Energy Source. American Scientific Research Journal for Engineering, Technology, and Sciences. Vol. 85, No.1, P 348–369.
Durganjali C. S. et al (2020). Recent Developments and Future Advancements in Solar Panels Technology. Journal of Physics Vol. 1495. P. 012–018. URL: https://doi.org/10.1088/1742-6596/1495/1/012018.
L.P.S.S. Panagoda, R.A.H.T. Sandeepa, W.A.V.T. Perera, D.M.I. Sandunika, S.M.G.T. Siriwardhana, M.K.S.D. Alwis, S.H.S. Dilka. (2023). Advancements In Photovoltaic (Pv) Technology for Solar Energy Generation. Journal of Research Technology & Engineering 4 (30. 30–72).
Goetzberger A. (2003). Photovoltaic materials, history, status and outlook. Material Science and Engineering. № 40. pp. 1–46.
Martin A. Green, Ewan D. Dunlop, Masahiro Yoshita, Nikos Kopidakis, Karsten Bothe, Gerald Siefer, Xiaojing Hao. (2023). Solar cell efficiency tables. Progress in Photovoltaics: Research and Applications. DOI:10.1002/pip.3726. onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/pip.3726
B. Mahadevan, S. Naghibi, F. Kargar and A. Balandin (2019). "Non-Curing Thermal Interface Materials with Graphene Fillers for Thermal Management of Concentrated Photovoltaic Solar Cells". Journal of Carbon Research, vol. 6, no. 1, p. 2.
IRENA (2019), Future of Solar Photovoltaic: Deployment, investment, technology, grid integration and socioeconomic aspects (A Global Energy Transformation: paper), International Renewable Energy Agency, Abu Dhabi.
T. Ibn-Mohammed et al. (2017). Perovskite solar cells: An integrated hybrid lifecycle assessment and review in comparison with other photovoltaic technologies. Renewable and Sustainable Energy Reviews. vol. 80. pp. –-1344.
Kyu-Seok Lee et al. (2010). Analysis of the Current-voltage Curves of a Cu(In,Ga) Se2 Thin-film Solar Cell Measured at Different Irradiation Conditions. Journal of the Optical Society of Korea Vol. 14, No. 4. pp. 321–325. DOI: 10.3807/JOSK.2010.14.4.321
Ballif, Christophe & Haug, Franz-Josef & Boccard, Mathieu & Verlinden, Pierre & Hahn, Giso. (2022). Status and perspectives of crystalline silicon photovoltaics in research and industry. Nature Reviews Materials. DOI: 10.1038/s41578-022-00423-2.
Гошовський С. В., Зур'ян А. В. (2015). Методичні засади для оптимальної побудови енергетичних комплексів з використанням відновлюваних джерел енергії. Збірник наукових праць УкрДГРІ. № 4. С. 9–21.
Карпчук Г. Л., Будько В. I. (2023). Аналіз технологій фотоелектричного перетворення сонячного випромінювання на електричну енергію. Відновлювана енергетика. № 2(73). С. 32–38. DOI: https://doi.org/10.36296/1819-8058.2023.2(73).32-38.
M. Biondi et al. (2020). A Chemically Orthogonal Hole Transport Layer for Efficient Colloidal Quantum Dot Solar Cells. Advanced Materials, vol. 32, no. 17, pр. 1906–1909.
J. Gan and L. Qiao (2020). Colloidal Quantum Dots for Highly Efficient Photovoltaics. Quantum Dot Optoelectronic Devices. pp. 49–82.
N. Mariotti, M. Bonomo, C. Barolo (2020). Emerging Photovoltaic Technologies and Eco-Design, Criticisms and Potential Improvements. Reliability and Ecological Aspects of Photovoltaic Modules. no. 21, pр. 1254–1267.
W. Gu, T. Ma, S. Ahmed, Y. Zhang and J. Peng (2020). A comprehensive review and outlook of bifacial photovoltaic (bPV) technology. Energy Conversion and Management, vol. 223, p. 1132–1143.
H. Park (2021). Transparent Electrode Techniques for Semitransparent and Tandem Perovskite Solar Cells, Electronic Materials Letters. vol. 17, no. 1, pp. 18–32.
D. Yang et al. (2021). 28.3%-efficiency perovskite/silicon tandem solar cell by optimal transparent electrode for high efficient semitransparent top cell. Nano Energy. vol. 84, p. 105934 https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.105934
W. Song et al. (2020). Foldable Semitransparent Organic Solar Cells for Photovoltaic and Photosynthesis", Advanced Energy Materials, vol. 10, no. 15, p. 2000136
D. Kim et al. (2020). Flexible and Semi Transparent Ultra-Thin CIGSe Solar Cells Prepared on Ultra-Thin Glass Substrate: A Key to Flexible Bifacial Photovoltaic Applications. Advanced Functional Materials, vol. 30, no. 36, p. 2001775, 2020.
W. Song et al. (2020). Over 14% Efficiency Folding-Flexible ITO-free Organic Solar Cells Enabled by Ecofriendly Acid-Processed Electrodes. iScience, vol. 23, no. 4, p. 100981.
P. Li et al., "Foldable solar cells: Structure design and flexible materials", Nano Select, 2021.
Park, J.E.; Choi, W.S.; Lim, D.G. (2021). Multi-Wire Interconnection of Busbarless Solar Cells with Embedded Electrode Sheet. Energies. 14. 4035. https://doi.org/10.3390/en14134035
Dwivedi Pushpendu, Sudhakar K., Soni Archana. (2020). Advanced cooling techniques of P.V. modules: A state of art. Case Studies in Thermal Engineering. no. 21. https://doi.org/10.1016/j.csite.2020.100674
Sarkın, A.S., Ekren, N. and Sağlam, Ş. (2020). A review of anti-reflection and self-cleaning coatings on photovoltaic panels. Solar Energy. pp. 63–73. doi:10.1016/j.solener.2020.01.084.
Nykyruy L., Yakubiv V., Wisz G., Hryhoruk I., Zapukhlyak Z., Yavorskyi R. (2020). Renewable Energy in Ukraine – Poland Region: Comparison, Critical Analysis and Opportunities. In Renewable Energy-Resources, Challenges and Applications. Intech Open. https://www.intechopen.com/chapters/71838
