سلول خورشیدی بر پایه کریستالهای iron pyrite

 ساخت سلول خورشیدی بر پایه کریستال های آهن pyrite و بررسی نحوه عملکرد آن در شرایط فرا-زمینی توسط تیم materials and processes  از European Space Agency ESA مطرح شده و با همکاری Tallinn University of Technology in Estonia TalTech در حال تحقیق و اجرا می باشد. هدف از این طرح، فراهم آوردن روشی برای تولید سلولهای خورشیدی بصورت in-situ روی سطح کرات ماه و مریخ و با استفاده از مواد اولیه موجود در سطح این کرات می باشد. بر اساس نتایج کاوش های ناسا در مامویتهای Apollo، ماده iron pyrite در سطح کرات ماه و مریخ فراوان بوده و در صورت استفاده بعنوان ماده اولیه برای ساخت سلول خورشیدی می تواند به حل trade-off بین انتقال سلولهای خورشیدی آماده و یا انتقال تجهیزات استخراج مواد اولیه به این کرات پاسخ دهد. این سلول خورشیدی در حال حاضر بصورت یک mono-grian با قابلیت هم-افزایی میلیاردها سلول بمنظور تولید برق بیشتر مطرح شده است.

 

احداث کارخانه با برق تجدیدپذیر توسط Risen

 شرکت چینی Risen تولید کننده پنل های خورشیدی اقدام به احداث کارخانه برق تجدیدپذیر در منطقه Mongolia نموده است. که بخش عمده از انرژی مورد نیاز آنها از ترکیبی از انرژی خورشیدی و بادی توام با سیستم ذخیره انرژی تامین می شود.  هزینه احداث کارخانه برق تجدیدپذیر طرح ۷ میلیارد دلار بوده و شامل کل زنجیره ارزش خورشیدی از تولید سیلیکن متال تا پنل خورشیدی می باشد. بیش از نیمی از سرمایه اولیه صرف احداث GW 1/5 نیروگاه تجدیدپذیر (شامل GW 5/3 خورشیدی و GW 6/1 گیگاوات بادی) و سیستم ذخیره انرژی خواهد شد. این طرح در دو فاز اجرایی شده و سالانه ۲۰۰،۰۰۰ تن سیلیکن متال، ۱۵۰،۰۰۰ تن پلی سیلیکن، ۱۰ گیگاوات سلول خورشیدی و ۳ گیگاوات پنل خورشیدی تولید خواهد کرد.

 

پیوستن Sungrow به Christmas Green Campaign

در کمپین Christmas Green شرکت آلمانی Plant-My-Tree دارنده گواهی تایید صلاحیت از موسسه استاندارد TÜV Rheinland بوده و در ازای هر درخت اهداء شده، برای اهداء کننده، گواهینامه صادر میکند. این اقدام در جهت کمک به بازسازی جنگل ها و جلوگیری از تغییر اقلیم ناشی از گازهای گلخانه ای صورت گرفته است. شرکت سانگرو بعنوان پارتنر این شرکت اقدام به اهداء درخت به نام مشتریان خود و شرکت در طرح بازسازی جنگل ها در کشور آلمان نموده است. به گفته یکی از اعضای شرکت سانگرو و عضو Christmas Green Campaign، طی این طرح تا کنون ۱۰۰۰ اصله درخت کاشته شده  است که به مدت ۹۹ سال به رشد خود ادامه خواهند داد و از این تعداد، ۶۰۰ اصله توسط سانگرو در دسامبر ۲۰۲۱ اهداء شده است. تعداد ۱۰۰۰ اصله درخت، ظرف مدت ۸۰ سال در حدود ۲۹۲ تریلیون لیتر اکسیژن آزاد می کنند.

 

روند تغییرات وزن پنل های خورشیدی

 توام با افزایش ابعاد قابل رشد برای شمش سیلیکنی شاهد روند تغییرات وزن پنل، زیرا اندازه ویفرهای سیلیکنی و لذا سلول های خورشیدی نیز همواره رو به افزایش بوده است. بصورتیکه امروزه شمش با قطر ۴۵ سانتیمتر نیز قابل تولید بوده و ابعاد سلول های خورشیدی از ۱۰۰ میلیمتر به ۲۱۰ میلیمتر رسیده است. امروزه اکثر تولید کنندگان تراز اول جهان در حال ارتقاء خطوط تولید خود در جهت تولید پنل های خورشیدی مبتنی بر سلول های ۱۸۲ میلیمتری می باشند.
  بدیهی است افزایش ابعاد پنل معادل با افزایش وزن آن بوده و در نیروگاههای خورشیدی مطابق تصاویر هم در اشل نیروگاههای خانگی و هم در اشل نیروگاههای تجاری-صنعتی شاهد روند تغییرات وزن پنل به صورت افزایشی خواهیم بود. در حال حاضر در اشل خانگی، وزن کمتر از ۲۰ کیلوگرم غالب بوده و پیش بینی می شود از سال ۲۰۲۸ به وزن بالای ۲۲ کیلوگرم ارتقاء یابد. همچنین امروزه در اشل مگاواتی وزن کمتر از ۲۵ کیلوگرم غالب بوده و از سال ۲۰۲۵ به وزن بین ۳۰-۲۵ کیلوگرم افزایش خواهد یافت که مستلزم ملاحظات سازه ای و رعایت اصول مهندسی مخصوص در اجرای نیروگاه می باشد.

 

مخزن ذخیره برق با استفاده از CO2

شرکت ایتالیایی Energy Dome یک سیستم scalable برای ذخیره بلند-مدت انرژی در نیروگاههای utility-scale معرفی نموده است. این سیستم مبتنی بر دی اکسید کربن فشرده بوده و مشابه سیستم های ذخیره انرژی مبتنی بر هوای فشرده می باشد. با این تفاوت که ذخیره CO2 نیاز به فضای کمتر داشته و نیازی به حفاری یا عملیات زیر زمینی ندارد. نکته اصلی این است که CO2 در دمای محیط و فشاری برابر با تنها ۷۰ بار وارد فاز مایع می شود. این ویژگی ها سبب قیمت مناسبتر و عملکرد بهتر این سیستم در مقایسه با هوای فشرده شده است. علاوه بر این، این سیستم مستقل از سایت بوده و تقریبا در هر مکانی و بدون درگیری با دماهای cryogenic قابل بهره برداری می باشد خصوصا در مجاورت نیروگاههای خورشیدی و بادی. گاز CO2 از یک مخزن گاز اتمسفری تحت عنوان Dome جداسازی شده و  تحت فشار ۷۰ بار و در دمای محیط بصورت یک مایع فشرده نگهداری می شود. در زمان نیاز به انرژی، CO2 تبخیر  و وارد توربین و تبدیل به برق می شود. CO2 پس از این پروسه، بدون نشتی به Dome برگشته و برای سیکل ذخیره انرژی بعدی مورد استفاده قرار میگیرد. این سیستم، حلقه-بسته بوده و CO2 از سیستم خارج نمیشود. همچنین تنها چند صد تون CO2 برای تولید ۱۰۰ مگاواتساعت برق مورد کافی است. دوره شارژ/دشارژ بهینه سیستم برابر با ۲۴ ساعت بوده که مناسب چرخه های روزانه یا بین-روزانه می باشد. بازدهی حلقه کامل، ۸۰ % بوده و با استفاده از قابلیت ماژولار سیستم، امکان ساخت مجموعه هایی با ظرفیت ذخیره ۲۰۰ مگاواتساعت وجود دارد. LCOS levelized cost of storage برابر با /MWh100 – ۶۰ $ می باشد. این شرکت با فاند ۱۱ میلیون دلاری Series A در حال اجرای پایلوت MWh4 / MW2 برای شرکت برق ایتالیایی A2A می باشد.

 

روند تغییرات J-box پنل های خورشیدی

 Junction box رابط الکتریکی بین پنل و مابقی سیستم خورشیدی است. نوع استاندارد J-box متشکل از تعدادی دیود بای پس بوده و پیش بینی می شود تایپ غالب در سالهای آینده باشد. در حال حاضر اتصال بین دیودهای بای پس از طریق لحیم کاری صورت میگیرد. در این زمینه، ذوب و کلمپینگ، روش های جایگزینی هستند که برای آینده نزدیک پیش بینی می شوند. مفهوم smart J-box بمنظور بهبود توان خروجی سیستم های خورشیدی مطرح شده و انتظار میرود سهم آن در بازار، ظرف ۱۰ سال آینده به حدود ۱۸% برسد. البته برخی هم معتقد هستند J-box استاندارد همچنان تکنولوژی غالب در بازار باقی خواهد ماند.

 

ساخت دیواره های بایفشیال خورشیدی در فرانسه

شرکت فرانسوی Compagnie Nationale du Rhône CNR اقدام به ساخت نیروگاههای بایفشیال خورشیدی مبتنی بر نصب قائم پنل های خورشیدی بایفشیال در قالب دیواره هایی به طول تجمعی ۴۰۰ کیلومتر نموده است. این اقدام در جهت افزایش ارزش زمین های تحت کاربری، ضمن حفظ کاربری می باشد. البته این ایده در حال حاضر با چالش هایی از قبیل طول کابل و تلفات مقاومتی مواجه می باشد. این شرکت در راستای ارزیابی فنی و اقتصادی این طرح، اقدام به احداث سه پروژه پایلوت بشرح زیر نموده است.  اولین طرح پایلوت به ظرفیت ۱۰۴ کیلووات در امتداد یک کانال آب واقع در سیل گیر Sablons احداث شده است. طول نیروگاه ۳۵۰ متر و ارتفاع سازه ها ۳ متر میباشد. این پایلوت از سال ۲۰۱۷ شروع به ساخت شده و در دسامبر ۲۰۲۱ به بهره برداری رسیده است. پایلوت دوم متشکل از سیستم به طول ۵/۱ کیلومتر واقع در سیل گیر ViaRhôna و در حال ساخت بوده و پیش بینی شده است تا ۲۰۲۳ به بهره برداری برسد. روشهای نوآورانه جهت کاهش تلفات کابل در این پایلوت مورد آزمایش قرار خواهند گرفت. آخرین پایلوت با طول ۳۰ – ۲۰ کیلومتر و بعنوان اولین پایلوت بزرگ-مقیاس برای این طرح در سال ۲۰۲۵ به بهره برداری خواهد رسید.

 

راه اندازی بزرگترین مزرعه خورشیدی TOPCon جهان

به گفته شرکت چینی Jolywood، بزرگترین مزرعه خورشیدی TOPCon در جهان تحت عنوان پروژه Ibri II در عمان و با استفاده از ۴۹۰MW پنل خورشیدی بایفشیال با تکنولوژی TOPCon تولید شرکت Jolywood ماه گذشته راه اندازی شده است. این مزرعه خورشیدی در زمینی به مساحت ۴۶۷ هکتار و هزینه ۴۰۰ میلیون دلار احداث شده و برای آن تولید سالانه ۳ThW/1 برآورد شده است. پنل مورد استفاده، مدل Niwa 2.0 J-TOPCon بوده و دارای ضریب بایفشیالیتی بیش از ۸۰ %، ضریب دمایی توان %/W 32/0 –، گارانتی تعویض ۱۲ ساله و گارانتی توان خطی ۳۰ ساله می باشد. شرکت جالیوود مدعی تحویل بیش از ۵GW پنل خورشیدی با تکنولوژی TOPCon در اشل جهانی می باشد که از این مقدار ۱GW مربوط به خاورمیانه است.

 

ردپای کربنی پنل های خورشیدی

تولید انرژی الکتریکی از منابع مختلف با تولید گازهای گلخانه ای همراه است. این انتشار تحت عنوان life-cycle carbon dioxide Assessment LCA اندازه گیری شده و شامل انتشار گلخانه ای در کل زنجیره استخراج، تولید، بهره برداری و بازیافت کل اجزای سیستم تولید برق بوده و برای یک سیستم خورشیدی شامل پنل، اینورتر، کابل و … نیز می باشد. ردپای کربنی تولید هر کیلوواتساعت برق از طریق نیروگاه خورشیدی، gr/kWh 23-40، از طریق زعالسنگ gr/kWh 700 ، از طریق نیروگاه سوخت گازی gr/kWh 400، از طریق زغالسنگ با carbon capture and storage مقدار gr/kWh 200، از طریق هسته ای gr/kWh 25 و از طریق توربین بادی gr/kWh 11 می باشد. در نیروگاه خورشیدی، پنل های خورشیدی امروزه عمدتا در چین و از طریق برق فسیلی تولید می شوند ولی با این وجود بعد از نیروگاههای بادی همچنان ردپای کربنی کمتری نسبت به سایر منابع تولید انرژی دارد. امروزه جریانی در جهت سبز و تجدیدپذیر شدن کارخانجات زنجیره ارزش پنل خورشیدی در حال شکل گیری می باشد.

 

رتبه بندی محیط زیستی تولید کنندگان پنل خورشیدی

تولید پنل های خورشیدی می تواند آثار مخرب بر روی محیط زیست اطراف کارخانجات پنل خورشیدی و نیز سلامت کارکنان و مردم ساکن در مناطق مجاور این کارخانجات داشته باشد. نمونه هایی از این مسایل در سال ۲۰۱۱ کارخانه جینکو سولار اقدام به رها کردن اسید هیدروفلوریک به رودخانه Mujiaqiao نموده و سبب مرگ صدها ماهی و دهها چهارپای اهلی از طریق آب مسموم شده بود. لذا امروزه رتبه بندی شرکت های تولید پنل در رابطه با نحوه مدیریت پسماند کارخانجات پنل خورشیدی استانداردها و قوانینی در حال اجرا و گسترش می باشد. شرکت آمریکایی Silicon Valley Toxic Coalition’s در ۱۰ سال گذشته اقدام به رتبه بندی و تدوین و انتشار solar score card برای تولیدکنندگان مطرح پنل های خورشیدی نموده است.