Hållbara energilösningar

En presentation över ämnet: "Hållbara energilösningar"— Presentationens avskrift:

1 Hållbara energilösningar
Ny öppen energi –projektet 2016

2 Solcellsteknik Marko Kukka, Satakunnan ammattikorkeakoulu Kim Skön, Arcada
Välkomna att studera hållbara energilösningar och solenergi. I den här videon behandlas olika typer av tunnfilmsteknik som användas för tillverkning av solpaneler.

3 Tunnfilmsceller Nu övergår vi till att titta på tunnfilmsceller.

4 Solcellstekniker Photovoltaics Silicon (bulk) Monocrystalline
Multicrystalline Thin film Amorphous silicon (a-Si) Micro-crystalline silicon (µc-Si) C (IG) S CdTe III-V coumpound Dye-sensitized Consentrating PV Från traditionella kiselceller övergår vi nu till sk tunnfilmsteknik, som har möjliggjort nya råmaterialkombinationer, såsom kadmiumtellurid (CdTe) och koppar indium gallium diselenid (CIGS). För tunnfilmsteknologi används mestadels amorft kisel (a-Si) eller mikrokristallint kisel (μc-Si). Tunnfilmsceller har lägre verkningsgrad än traditionella kiselceller, men de har stor potential för utveckling, särskilt om man använder flera övergångsskikt.

5 Multi-anslutning – a-SiX:H celler
Amorft silikon (a-Si) μc / a –Si -tandemceller lab. cell verkningsgrader nu 11–13 % → kommersiell ~10 % Multi-anslutning – a-SiX:H celler 8–10 % verkningsgrad a-Si –celler: verkningsgrad ~ 6 % Inom tunnfilmskiselteknologi används ofta amorft kisel (a-Si) eller mikrokristallin kisel (μc-Si). Amorft kisel absorberar solstrålning 40 gånger mer effektivt än kristallint Si. Tunnfilmcellens tjocklek är ~ 1-3 mikrometer mindre kisel enklare att tillverka billigare produktionskostnader - utnyttja solens spektrum bättre - €/W lägre Verkningsgraden sjunker när materialet försvagas. Verkningsgraden kan förbättras genom att använda flera lager och pn-övergångar. Med tandemceller, som består av amorft och mikrokristallint kisel har man uppnått en verkningsgrad på % i laboratorieförhållanden och i kommersiella tillämpningar cirka 10%. Med andra tunnfilmsceller baserade på amorft kisel har man uppnått verkningsgrader på 6-10%, vilket är ganska blygsamt jämfört med verkningsgraden i kommersiella applikationer av traditionella mono- och polykristallina solceller. Å andra sidan har tunnfilmsceller andra goda egenskaper, t ex den flexibla form öppnar för många nya användningsområden. Bild: Walmart Thin Film Solar, (CC BY 2.0):

6 CIGS-celler Cu(In,Ga)Se2 höga verkningsgrader kommersiella ~ 10-13 %
i laboratorium % passerade polykristallina i november 2013 Solceller kan också tillverkas av flera andra material och deras egenskaper kan styras noggrant med hjälp av de ingående materialkomponenterna, CIGS-cellen tillverkas av koppar, indium, gallium och selen och den kan växa till sig på flera olika underlag som rostfritt stål eller PE-plast. De tillverkas i regel genom förångning i vakuum. De är dessutom böjliga och har förhållandevis höga verkningsgrader. kommersiella ~ % i laboratorium % passerade polykristallina i november 2013 Aurinkokennoissa voidaan käyttää myös useita muita materiaaleja ja näiden ominaisuuksia voidaan säädellä tarkasti niiden sisältämien komponenttien mukaan CIGS-kenno kuparin, indiumin,gallium ja seleeni Voidaan kasvattaa useille eri alustoille (ruostumaton teräs, PE) Taipuvia Valmistetaan pääsääntöisesti höyrystämällä tyhjössä Bild: Dantor - Own work, CC BY-SA 3.0,

7 Installation av tunnfilmssolceller
Det intressanta med tunnfilmsceller är användningspotentialen. Man behöver alltså inte nödvändigtvis fasta konstruktioner som ramar och ställningar utan de kan direkt integreras i fastigheter t ex direkt på plåttaket. Här visas installation av det finländska företaget Virtesolars tunnfilmsceller på ett plåttak. Bild: Virtesolar.fi VIRTE AURINKOKATTO

8 CdTe2 (kadmiumtellurid)-celler
Relativt höga verkningsgrader ~13-15% Kadmium är giftigt Den miljövänligaste av alla solcellstekniker CdTe celler får växa till sig på glas vid temperaturer på lite över 400 °C. Den övre ytan av ledaren måste vara transparent och släppa igenom så mycket solstrålning som möjligt. Produktion av CdTe-celler har bromsats upp av att kadmium är mycket giftigt. Cellerna har relativt höga verkningsgrader ~13-15% och de är förmånliga € / W pris jämfört med kristallina-Si celler eller III-V kombinationshalvledare Kadmium är mycket giftigt för celler → återvinning! Alternativa material har testats mycket stor framgång. CdTe-celler har det minsta koldioxidavtrycket , lägsta vattenanvändningen och den kortaste energiåterbetalningstiden av alla solenergiteknik.

9 Detta kursmaterial av VirtualYH-nätverket Finland är licensierat under en Creative Commons Erkännande-DelaLika 4.0 Internationell-licens: om inte annat anges i materialet.