Enthüllung der Leistungsfähigkeit fortschrittlicher Photovoltaik: Revolutionäre Technologien und Zukunftsperspektiven
Eine Photovoltaikzelle, auch als Solarzelle bezeichnet, ist eine nicht-mechanische Vorrichtung mit der Fähigkeit, Sonnenlicht direkt in Elektrizität umzuwandeln.Photovoltaikbestehen aus Halbleitermaterial, wobei die Photonen (Sonnenlicht), die auf die Oberfläche des Halbleitermaterials treffen, entweder reflektiert oder vom Halbleitermaterial absorbiert werden. Die absorbierten Photonen (Sonnenlicht) werden in Elektrizität umgewandelt.
Die Effizienz der Umwandlung von Sonnenlicht in Elektrizität ist über Jahrzehnte hinweg gestiegen. Verglichen mit einer Effizienz von 10 % in den 1980er Jahren nähert sich die Umwandlungsrate heute mit den modernsten Modulen 20 %. In Nischenmärkten, wie z. B. Satelliten im Weltraum, haben PV-Zellen eine Effizienz von 50 % erreicht.
Derzeit sind Solarzellen ausIII-V-Einkristallhalbleiternam effizientesten bei der Umwandlung von Sonnenlicht in Elektrizität; sie werden aus Elementen wie Gallium und Indium hergestellt. Sie sind im Vergleich zu anderen Technologien viel teurer. Derzeit leiden Photovoltaikzellen unter hohen Produktionskosten und einem geringen Wirkungsgrad der Stromumwandlung. Unternehmen suchen nach Möglichkeiten, die Produktionskosten im Zusammenhang mit den Photovoltaikzellen zu senken und innovative Methoden zu entwickeln, um die Technologie in der Anwendung praktikabler zu machen, was zur Entwicklung fortschrittlicher Photovoltaiklösungen führt.
Perowskit ist das neueste Solarmaterial, dessen Kristallstruktur ideal für die Solarabsorption ist. Perowskitzellen arbeiten bei geringerer Lichtintensität, an bewölkten Tagen, besser als Silizium, was eine höhere Umwandlungsrate ermöglicht. Ein weiterer Vorteil von Perowskitzellen ist, dass sie in sehr dünnen Schichtarchitekturen mit hohem Transparenzgrad hergestellt werden können, was enorme Möglichkeiten in Bezug auf die Entwicklung flexibler Paneldesigns bietet. Sie sind eine vergleichsweise günstigere Option und reichlich verfügbar, was die Herstellung von kostengünstiger Solarenergie ermöglicht
Marktanteil nach Anwendung:Der Photovoltaikmarkt ist in die Segmente Versorgungsunternehmen, Wohngebäude und Gewerbe unterteilt. Im Jahr2020, Versorgungsunternehmenhatten dengrößten Marktanteil von 38,2 %, während im Prognosezeitraum erwartet wird, dass die Wohnanwendung die höchste Wachstumsrate aufweist
Nach geografischer Region:Der asiatisch-pazifische Raum wird voraussichtlich den Photovoltaikmarkt von 2020-2025 anführen, wobei die Einführung in den Märkten China, Indien und Japan das Wachstum des Marktes ankurbelt. Bis 2035 müssen die neuen PV-Modul-Produktionskapazitäten um mindestens das 5-10-fache wachsen, um das Ziel von 20 % der globalen Energie aus Solarquellen zu erreichen
Herausforderungen:Der Mangel an Betriebsfläche ist eine weitere große Herausforderung für das Marktwachstum, abgesehen von den hohen Produktionskosten und der geringen Absorption bzw. Umwandlungsrate der Sonnenstrahlung. PV-Anlagen benötigen große Flächen, was Bedenken hinsichtlich der Bodendegradation und des Lebensraumverlusts aufwirft.
Fortschrittliche Photovoltaik-Technologien
Solar-Konzentrierungsgläser–Lumineszierende Solarkonzentratoren (LSCs) sind transparente Kunststoff- oder Glasstücke, die eine charakteristische Eigenschaft aufweisen: Sie können Sonnenlicht einfangen und entlang ihrer Kanten konzentrieren. LSCs können zur Herstellung transparenter Oberflächen verwendet werden; sie können in landwirtschaftlichen Feldern eingesetzt werden.
Gebogene Solarmodule–Gebogene Solarmodule werden mit dem Ziel geschaffen, die Menge der erfassten Sonnenenergie zu erhöhen, und es hat sich gezeigt, dass sie an bewölkten Tagen Sonnenlicht effizienter erfassen als herkömmliche Module
Antireflex-Solarmodule–Dies sind antireflektierende omnidirektionale Gläser, die die Transmission über das gesamte Spektrum bei allen Winkeln erleichtern. Sie gewinnen Sonnenenergie, die sonst durch Reflexion verloren gehen würde.
Anwendung von Advanced Photovoltaics
Agrivoltaik–Es wurde gesagt, dass mit Hilfe von Agrivoltaik dieglobale Bodenproduktivitätumzwischen 35 und 73 % gesteigert werden könnte.Das Konzept hinter Agrivoltaik ist, dass Solarmodule und Nutzpflanzen auf derselben Fläche kombiniert werden, um die Bodennutzung zu maximieren. Laut durchgeführter Forschung wird die Bodenproduktivität durch den Einsatz von Agro-Photovoltaik-Systemen um 60 % gesteigert
Floatovoltaik–Auch als Floating PV bezeichnet, ist eine neue Methode für die Installation von Solarmodulen im Wasser. Sie können modular aufgebaut sein, anstatt auf dem Boden befestigt zu werden, und können große Strukturen bilden, wobei die geometrische Konfiguration beibehalten wird. DieEffizienz hat sich als 8-10 % höher erwiesen als bei landgestützten Solarmodulen
PV-Tracker–Auch als Solar-Tracker bezeichnet, sind dies Geräte, die der Sonne im Tagesverlauf folgen. Mithilfe von PV-Trackern können sich Solarmodule so einstellen, dass sie dem Weg der Sonne folgen und so die Effizienz der Sonnenlichtabsorption erhöhen
Bedarf an fortschrittlicher Photovoltaik
Jahrzehntelange Studien haben gezeigt, dass die primären Energieproduktionsquellen enorme Auswirkungen auf die Umwelt haben und einen großen Beitrag zum Klimawandel leisten. Der Energieverbrauch kann jedoch nicht reduziert werden, um diese Auswirkungen zu mildern, im Gegensatz dazu wird der Energieverbrauch in der wachsenden Entwicklungswelt nur noch zunehmen.
Jedes Land hat sich verpflichtet, seine Abhängigkeit von Kohle zu verringern, um den Energieverbrauch nachhaltig zu gestalten, diePhotovoltaikTechnologien sind zusammen mit anderen Lösungen für erneuerbare Energien sehr wichtig geworden. Derzeit gibt es jedoch einige Herausforderungen bei der Einführung dieser Technologien, darunter hohe Produktionskosten, geringe Umwandlungseffizienz und ein großer Flächenbedarf. Unternehmen entwickeln innovative Lösungen, um diese Probleme zu lösen, und haben dies in vielen Fällen erfolgreich getan. Dennoch besteht Bedarf an kontinuierlichen Fortschritten in der Photovoltaik-Technologie für die weitverbreitete Implementierung dieser Technologien in verschiedenen Sektoren.
Autor: Abhishek Saini
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