חומרים פוטו-וולטאיים (PV): לב האנרגיה הסולארית
1. פאנלים סולאריים
רוב הפאנלים הסולאריים עשויים מסיליקון, שהוא זול, ונמצא בשפע בסביבה. בהתבסס על המאפיין של סילוקון, הממיר אור לחשמל, ישנם שני סוגים בסיסיים ללוחות המיוצרים על ידי סילוקון: מונו ורב פוליסילוקון; ואז יש לוחות סרט דק. לוחות סרט דק אלו יכולים לכלול אלמנטים אחרים כגון: קדמיום טלוריד, אינדיום נחושת גליום סלניד, סיליקון אמורפי אחר (a-Si), וכמובן שוב סילוקון. בדרך כלל, לוחות הסרט הדק זולים יותר מפולי-גבישים, אולם שיעור המרת האנרגיה הוא בדרך כלל נמוך יותר מלוחות הפוליסילוקון.
2. ממירים
ממירים מיוצרים גם עם מוליכים למחצה וסיליקון. רוב האנשים משתמשים במהפך מרכזי כסוג המהפך שלהם. זה הכי עמיד והכי אמין.
3. מערכות הרכבה
מערכות הרכבה עשויות מחומרים עמידים בפני מזג אוויר כמו אלומיניום, נירוסטה ופלדה מגולוונת.
4. חיווט ורכיבי חשמל
נחושת משמשת כמוליך הראשי של החיווט. כדי להגן על החיווט מפני נזקים ואיכות הסביבה, חוטי הנחושת ממוגנים בחומרי בידוד כגון PVC או פוליאתילן.
5. סוללות
מערכות המנצלות חשמל סולארי משתמשות בדרך כלל בסוללות הבאות: חומצת עופרת, ניקל קדמיום וליתיום יון. הקדמיום והליתיום הארוכים צוברים פופולריות ככל שהמחירים שלהם יורדים ואיכותם ויעילותם משתפרים. הם קלים יותר וקטנים יותר, מה שמהווה בונוס נוסף ליעילות וייעול למערכת.
חומרים מוליכים: מערכת העצבים
העברת אנרגיה יעילה מסתמכת על רכיבים קריטיים אלה:
א. משחת כסף
ב. חיווט נחושת
ג. מוליכים למחצה סיליקון קרביד (SiC).
SiC משמש בממירים והוא יכול להתמודד עם מתחים גבוהים ללא התחממות יתר. זה מגביר את היעילות בכ-1-2% כאשר אתה משווה אותו לסיליקון רגיל.
אחסון אנרגיה: גישור על הפער הסולארי
כדי להתגבר על הפסקות השמש, חומרים אלה אוגרים עודפי אנרגיה:
א. סוללות ליתיום-יון
שולטות בשוק, סוללות ליתיום-יון (למשל, Tesla Powerwall) מציעות יעילות של 90-95% ו-10,000+ מחזורי טעינה. עבור בתים ורשתות, הם מושלמים.
ב. סוללות באמצעות יוני נתרן
טכנולוגיית נתרן-יון משתמשת בחומרים זמינים כמו נתרן ברזל פוספט, והיא זולה ב-30% מליתיום. אידיאלי לאחסון בקנה מידה רשת.
ג. סוללות עם זרימת ונדיום חיזור
אלה אוגרים אנרגיה באלקטרוליטים נוזליים, ומציעים אחסון של 100+ MWh. המדרגיות שלהם מתאימה ליישומים תעשייתיים.
חומרים עתידיים: דחיפת גבולות
א. תאים סולריים Quantum Dot
ב. Perovskite-סיליקון טנדמים
ג. חומרי ריפוי עצמי-
פולימרים שמתקנים מיקרו-סדקים בפאנלים יכולים להאריך את תוחלת החיים בעשרות שנים, ולהפחית את עלויות התחזוקה.
קיימות: אתגר חומרי
