単結晶シリコンと多結晶シリコン - 2 つの主要な太陽電池コンポーネント
太陽光発電システムは持続可能なエネルギーの一例であり、より多くの人々が再生可能エネルギーの選択肢に切り替えるにつれて、徐々に日常生活の一部になりつつあります。太陽電池に適切な材料を選択することはプロセスの重要な部分であり、今日は単結晶シリコンと多結晶シリコンの主な違いを検討します。
単結晶シリコン
単結晶シリコンは、単一の連続した結晶構造で形成されており、その製造方法により、大きな抵抗を生み出すことなく電子の流れを可能にするため、このように呼ばれます。単結晶シリコンの規則正しい原子配列により、太陽電池は平均約 15% - 24% から変動する高いエネルギー変換率を維持することができます。
多結晶シリコン
単結晶シリコンの投資回収期間は 2 年で、多結晶シリコンが設定する 3 年を上回ります。{{1}{2}}この観察は、循環経済の中核概念と一致しています。どちらの形態のシリコンもある程度の電子廃棄物を生成しますが、単結晶セルは純度が高いため、リサイクルがそれほど複雑ではありません。{0}単結晶シリコンでは約 95% の回収率が達成可能ですが、多結晶シリコンでは約 85% です。-
選び方は？
単結晶にするか多結晶にするかを検討しています。これら 2 つのオプションには、相対的な利点と欠点があります。選択は結局のところ、目的に最も適したものを選択することになります。最大限の効率を求め、多少の追加費用を気にしない場合は、単結晶を選択することをお勧めします。ただし、より低コストのオプションが必要な場合は、多結晶が良い選択肢となります。
アプリケーションとケーススタディ
1. 住宅用太陽光発電
単結晶パネルは小さな屋根に適しています。たとえば、5kW システムには (約 17 枚のポリシリコン パネルではなく) 約 13 枚のモノラル パネルが必要であり、かなりのスペースを節約できます。
たとえば、カリフォルニアにあるテスラのソーラールーフは、多くの家庭に電力を供給しています。単結晶タイルを使用し、良好なシステム出力を生成します。これにより、これらの住宅は電力網から完全に独立したものになります。
2. 産業と遠隔地への電力供給
多結晶パネルはアフリカの通信塔に電力を供給します。ナイジェリアの 100kW システムにより、ディーゼルの必要性が大幅に削減されました。これで毎月かなりの金額が節約できました。
Tesla Powerwall のような単結晶パネルとリチウム電池を組み合わせたハイブリッド システムは、送電網に接続されていないオーストラリアの家庭では非常に一般的です。優れた太陽光発電出力と効率的なバッテリー使用を組み合わせています。
将来のフロンティア
1. 技術の進歩
単結晶シリコンの変更:
N-タイプのシリコン: ホウ素と酸素による欠陥を取り除き、機能を向上させます。ラボテストでは、効率が 26% に達する可能性があることが示されています。
3D 設計: セルを互いに重ね合わせる (シリコンとペロブスカイトのように) と、2030 年までに 35% の効率を達成できる可能性があります。
マルチ-クリスタルの改善:
不安定なマルチ-クリスタル: 新しい製造方法によりクリスタル間のエッジが削減され、効率が 20% に近づいています。
2. 環境への懸念
単結晶シリコンの投資回収期間は 2 年で、多結晶シリコンが設定する 3 年を上回ります。{{1}{2}}この観察は、循環経済の中核概念と一致しています。
どちらの形態のシリコンもある程度の電子廃棄物を生成しますが、単結晶セルは純度が高いため、リサイクルがそれほど複雑ではありません。{0}単結晶シリコンでは約 95% の回収率が達成可能ですが、多結晶シリコンでは約 85% です。-
