სხვა სახის მზის ტექნოლოგია მზად არის გაზარდოს

მზის პანელების უმეტესობა, რომლებიც ფარავს მსოფლიოს სახურავებს, მინდვრებსა და უდაბნოებს, დღეს ერთსა და იმავე ინგრედიენტს იზიარებს: კრისტალური სილიციუმი.მასალა, რომელიც დამზადებულია ნედლი პოლისილიციუმისგან, ყალიბდება ვაფლებად და მავთულხლართად არის ჩართული მზის უჯრედებში, მოწყობილობებში, რომლებიც მზის შუქს ელექტროენერგიად გარდაქმნის.ცოტა ხნის წინ, ინდუსტრიის დამოკიდებულება ამ უნიკალურ ტექნოლოგიაზე რაღაც პასუხისმგებლობად იქცა.მიწოდების ჯაჭვის შეფერხებებიანელებენახალი მზის დანადგარები მთელ მსოფლიოში.პოლისილიკონის მთავარი მომწოდებლები ჩინეთის სინძიანის რეგიონში —უიღურებისგან იძულებითი შრომის გამოყენებაში ბრალდებული- ემუქრებათ აშშ-ს სავაჭრო სანქციები.

საბედნიეროდ, კრისტალური სილიციუმი არ არის ერთადერთი მასალა, რომელსაც შეუძლია მზის ენერგიის გამოყენებაში.შეერთებულ შტატებში მეცნიერები და მწარმოებლები მუშაობენ კადმიუმის ტელურიდის მზის ტექნოლოგიის წარმოების გაფართოებაზე.კადმიუმის ტელურიდი არის "თხელი ფილმის" მზის უჯრედის ტიპი და, როგორც ეს სახელი გვთავაზობს, ის ბევრად უფრო თხელია, ვიდრე ტრადიციული სილიკონის უჯრედი.დღეს პანელები კადმიუმის ტელურიდის გამოყენებითმიაწოდოს დაახლოებით 40 პროცენტიაშშ-ს კომუნალური მასშტაბის ბაზრისა და გლობალური მზის ბაზრის დაახლოებით 5 პროცენტი.და ისინი იღებენ სარგებელს მზის ფართო ინდუსტრიის წინაშე მდგარი საპირისპირო ქარისგან.

”ეს ძალიან არასტაბილური დროა, განსაკუთრებით ზოგადად კრისტალური სილიკონის მიწოდების ჯაჭვისთვის,” - თქვა კელსი გოსმა, მზის კვლევის ანალიტიკოსმა ენერგეტიკული საკონსულტაციო ჯგუფის Wood Mackenzie.„კადმიუმის ტელურიდის მწარმოებლებს დიდი პოტენციალი აქვთ, რომ მომავალ წელს ბაზრის მეტი წილი დაიკავონ“.განსაკუთრებით, მან აღნიშნა, რომ კადმიუმის ტელურიდის სექტორი უკვე იზრდება.

ივნისში მზის მწარმოებელმა First Solar-მა განაცხადა, რომ ასე იქნება680 მილიონი დოლარის ინვესტიციაკადმიუმის ტელურიდის მესამე მზის ქარხანაში ჩრდილო-დასავლეთ ოჰაიოში.როდესაც ობიექტი დასრულდება, 2025 წელს, კომპანიას შეეძლება ამ ტერიტორიაზე 6 გიგავატი სიმძლავრის მზის პანელის დამზადება.ეს საკმარისია დაახლოებით 1 მილიონი ამერიკული სახლის ელექტრომომარაგებისთვის.ოჰაიოში დაფუძნებული კიდევ ერთი მზის ფირმა, Toledo Solar, ცოტა ხნის წინ შემოვიდა ბაზარზე და ამზადებს კადმიუმის ტელურიდის პანელებს საცხოვრებელი სახურავებისთვის.და ივნისში, აშშ-ს ენერგეტიკის დეპარტამენტი და მისი ეროვნული განახლებადი ენერგიის ლაბორატორია, ან NREL,დაიწყო 20 მილიონი დოლარის პროგრამადააჩქაროს კვლევა და გაიზარდოს კადმიუმის ტელურიდის მიწოდების ჯაჭვი.პროგრამის ერთ-ერთი მიზანია დაეხმაროს აშშ-ს მზის ბაზრის იზოლირებას გლობალური მიწოდების შეზღუდვებისგან.

NREL-ისა და First Solar-ის მკვლევარები, რომლებსაც ადრე ეწოდებოდა Solar Cell Inc., ერთად მუშაობდნენ 1990-იანი წლების დასაწყისიდან განვითარებისთვის.კადმიუმის ტელურიდის ტექნოლოგია.კადმიუმი და ტელურიდი არის თუთიის მადნების დნობის და სპილენძის გადამუშავების ქვეპროდუქტები, შესაბამისად.მაშინ როცა სილიკონის ვაფლები ერთმანეთთან არის დაკავშირებული უჯრედების შესაქმნელად, კადმიუმი და ტელურიდი გამოიყენება როგორც თხელი ფენა - ადამიანის თმის დიამეტრის დაახლოებით ერთი მეათედი - მინის მინაზე სხვა ელექტროგამტარ მასალებთან ერთად.First Solar, ახლა მსოფლიოში ყველაზე დიდი თხელი ფირის მწარმოებელი, 45 ქვეყანაში აწარმოებს პანელები მზის დანადგარებისთვის.

ტექნოლოგიას აქვს გარკვეული უპირატესობები კრისტალურ სილიკონთან შედარებით, თქვა NREL-ის მეცნიერმა ლორელ მენსფილდმა.მაგალითად, თხელი ფირის პროცესი მოითხოვს ნაკლებ მასალას, ვიდრე ვაფლზე დაფუძნებული მიდგომა.თხელი ფირის ტექნოლოგია ასევე კარგად არის მორგებული მოქნილი პანელებისთვის, როგორიცაა ისეთები, რომლებიც ფარავს ზურგჩანთებს ან თვითმფრინავებს ან ინტეგრირებულია შენობის ფასადებსა და ფანჯრებში.მნიშვნელოვანია, რომ თხელი ფირის პანელები უკეთესად მუშაობენ ცხელ ტემპერატურაზე, ხოლო სილიკონის პანელები შეიძლება გადახურდეს და ნაკლებად ეფექტური გახდეს ელექტროენერგიის გამომუშავებაში, თქვა მან.

მაგრამ კრისტალური სილიკონი უპირატესობას ანიჭებს სხვა სფეროებში, როგორიცაა მათი საშუალო ეფექტურობა - რაც ნიშნავს მზის სინათლის პროცენტს, რომელსაც პანელები შთანთქავენ და გარდაქმნიან ელექტროენერგიაში.ისტორიულად, სილიკონის პანელებს ჰქონდათ უფრო მაღალი ეფექტურობა, ვიდრე კადმიუმის ტელურიდის ტექნოლოგია, თუმცა უფსკრული ვიწროვდება. დღევანდელი ინდუსტრიულად წარმოებულ სილიკონის პანელებს შეუძლიათ მიაღწიონ ეფექტურობას.18-დან 22 პროცენტამდე, მაშინ როცა First Solar-მა დააფიქსირა საშუალო ეფექტურობა 18 პროცენტით მისი უახლესი კომერციული პანელებისთვის.

მიუხედავად ამისა, მთავარი მიზეზი, რის გამოც სილიკონი დომინირებს გლობალურ ბაზარზე, შედარებით მარტივია.”ეს ყველაფერი დამოკიდებულია ღირებულებაზე”, - თქვა გოსმა.”მზის ბაზარი ძირითადად ორიენტირებულია ყველაზე იაფი ტექნოლოგიით.”

კრისტალური სილიკონი ღირს დაახლოებით $0.24-დან $0.25-მდე მზის ენერგიის ყოველი ვატის წარმოებისთვის, რაც სხვა კონკურენტებთან შედარებით ნაკლებია, თქვა მან.First Solar-მა განაცხადა, რომ აღარ აფიქსირებს კადმიუმის ტელურიდის პანელების წარმოების ღირებულებას ერთ ვატზე, მხოლოდ ის, რომ ხარჯები "მნიშვნელოვნად შემცირდა" 2015 წლიდან - როდესაც კომპანიამმოხსენებული ხარჯები $0,46 ერთ ვატზეა- და ყოველწლიურად გააგრძელეთ ვარდნა.სილიკონის შედარებით იაფის რამდენიმე მიზეზი არსებობს.ნედლეული პოლისილიციუმი, რომელიც ასევე გამოიყენება კომპიუტერებსა და სმარტფონებში, უფრო ფართოდ ხელმისაწვდომი და იაფია, ვიდრე კადმიუმის და ტელურიდის მარაგი.სილიკონის პანელებისა და მასთან დაკავშირებული კომპონენტების ქარხნების მასშტაბების ზრდასთან ერთად, ტექნოლოგიის დამზადებისა და ინსტალაციის საერთო ხარჯები შემცირდა.ჩინეთის მთავრობამ ასევე მძიმედმხარდაჭერა და სუბსიდირებაქვეყნის სილიკონის მზის სექტორი — იმდენად, რამდენადაცდაახლოებით 80 პროცენტიმსოფლიოს მზის წარმოების მიწოდების ჯაჭვი ახლა ჩინეთში გადის.

პანელის ხარჯების შემცირებამ გამოიწვია გლობალური მზის ბუმი.ბოლო ათწლეულის განმავლობაში, მსოფლიოში მთლიანი დაყენებული მზის სიმძლავრე თითქმის ათჯერ გაიზარდა, დაახლოებით 74,000 მეგავატიდან 2011 წელს, თითქმის 714,000 მეგავატამდე 2020 წელს.მიხედვითგანახლებადი ენერგიის საერთაშორისო სააგენტო.შეერთებულ შტატებს შეადგენს მსოფლიოს მთლიანი რაოდენობის დაახლოებით მეშვიდედი, ხოლო მზის ენერგია ახლა არისერთ-ერთი უდიდესი წყაროყოველწლიურად აშშ-ში დამონტაჟდება ახალი ელექტროენერგიის სიმძლავრე.

ანალოგიურად მოსალოდნელია, რომ კადმიუმის ტელურიდის და სხვა თხელი ფირის ტექნოლოგიების ერთ ვატზე ღირებულება შემცირდება წარმოების გაფართოებასთან ერთად.(First Solar ამბობსროდესაც ოჰაიოში მისი ახალი ობიექტი გაიხსნება, კომპანია მიაწვდის ყველაზე დაბალ ღირებულებას ერთ ვატზე მთელ მზის ბაზარზე.) მაგრამ ღირებულება არ არის ერთადერთი მეტრი, რომელიც მნიშვნელოვანია, როგორც ცხადყოფს ინდუსტრიის მიმდინარე მიწოდების ჯაჭვის პრობლემები და შრომითი პრობლემები.

მარკ ვიდმარმა, First Solar-ის აღმასრულებელმა დირექტორმა, თქვა, რომ კომპანიის დაგეგმილი 680 მილიონი დოლარის გაფართოება უფრო დიდი ძალისხმევის ნაწილია თვითკმარი მიწოდების ჯაჭვის ასაშენებლად და აშშ-ს მზის ინდუსტრიის ჩინეთიდან „გაწყვეტისთვის“.მიუხედავად იმისა, რომ კადმიუმის ტელურიდის პანელები არ იყენებენ არანაირ პოლისილიკონს, First Solar-მა იგრძნო ინდუსტრიის წინაშე არსებული სხვა გამოწვევები, როგორიცაა პანდემიით გამოწვეული ნარჩენები საზღვაო გადაზიდვების ინდუსტრიაში.აპრილში First Solar-მა განუცხადა ინვესტორებს, რომ ამერიკულ პორტებში შეშუპება ხელს უშლიდა პანელების გადაზიდვას აზიაში მისი ობიექტებიდან.აშშ-ს წარმოების გაზრდა საშუალებას მისცემს კომპანიას გამოიყენოს გზები და რკინიგზა თავისი პანელების გადასაზიდად და არა სატვირთო გემები, თქვა ვიდმარმა.კომპანიის მზის პანელების გადამუშავების არსებული პროგრამა საშუალებას აძლევს მას გამოიყენოს მასალები მრავალჯერ, რაც კიდევ უფრო ამცირებს მის დამოკიდებულებას უცხოური მიწოდების ჯაჭვებზე და ნედლეულზე.

როდესაც First Solar აწარმოებს პანელებს, როგორც კომპანიის, ასევე NREL-ის მეცნიერები აგრძელებენ კადმიუმის ტელურიდის ტექნოლოგიის გამოცდას და გაუმჯობესებას.2019 წელს პარტნიორებიშეიმუშავა ახალი მიდგომარაც გულისხმობს თხელი ფილმის მასალების „დოპინგს“ სპილენძით და ქლორით, კიდევ უფრო მაღალი ეფექტურობის მისაღწევად.ამ თვის დასაწყისში, NRELშედეგები გამოაცხადა25 წლიანი საველე გამოცდა მის გარე ობიექტში, გოლდენში, კოლორადო.კადმიუმის ტელურიდის პანელების 12 პანელიანი მასივი ფუნქციონირებდა მისი თავდაპირველი ეფექტურობის 88 პროცენტით, რაც ძლიერი შედეგია პანისთვის, რომელიც ორ ათწლეულზე მეტი ხნის განმავლობაში იჯდა გარეთ.დეგრადაცია „შეესაბამება იმას, რასაც აკეთებენ სილიკონის სისტემები“, NREL-ის გამოშვების მიხედვით.

მენსფილდმა, NREL-ის მეცნიერმა, თქვა, რომ მიზანი არ არის კრისტალური სილიციუმის ჩანაცვლება კადმიუმის ტელურიდით ან ერთი ტექნოლოგიის დამკვიდრება მეორეზე აღმატებული.”ვფიქრობ, რომ ყველა მათგანისთვის არის ადგილი ბაზარზე და თითოეულ მათგანს აქვს თავისი აპლიკაციები,” - თქვა მან.„ჩვენ გვინდა, რომ მთელი ენერგია მიემართოს განახლებად წყაროებზე, ამიტომ ჩვენ ნამდვილად გვჭირდება ყველა ეს სხვადასხვა ტიპის ტექნოლოგია ამ გამოწვევის დასაკმაყოფილებლად.