Učinkovitost sončnih celic in modulov
Problemi pomanjkanja energije in onesnaževanja okolja so vsako leto hujši: fosilni viri se izčrpavajo, človeška poraba električne energije pa nenehno narašča. V tem kontekstu sploh ni presenetljivo, da znanstveniki še naprej izboljšujejo alternativne metode pridobivanja električne energije.
Skupaj z drugimi čistimi viri, kot so veter, plimovanje, morski valovi, toplota zemlje in drugi, ne izgubijo svojega pomena in sončne elektrarne, tradicionalno zgrajen iz baterij na osnovi fotovoltaičnih celic. Glavna zahteva za sončne celice je čim večji izkoristek, čim večji izkoristek pretvorbe sončnega sevanja v električno energijo.
Ulov pri sončnih celicah je v tem, da čeprav ima sevalni tok (ki seva od Sonca in doseže Zemljo) specifično moč na zgornji meji atmosfere v območju 1400 W / m2, kljub temu v oblačnem vremenu blizu zemeljske površine na na evropski celini se izkaže le 100 W / m2. in še manj.
Učinkovitost sončne celice, modula, niza — Razmerje med električno močjo sončne celice, modula, baterije in zmnožkom gostote toka sončne energije na površino celice, modula, baterije.
Izkoristek sončne elektrarne - Razmerje med proizvedeno električno energijo in sončno energijo, prejeto v istem časovnem intervalu na površino, ki predstavlja projekcijo površine sončne elektrarne na ravnino, normalno na sončne žarke. .
Danes najbolj priljubljeni solarni paneli omogočajo pridobivanje električne energije iz sončnih žarkov z izkoristkom od 9 do 24%. Povprečna cena takšne baterije je okoli 2 evra za vat, medtem ko industrijska proizvodnja električne energije iz fotovoltaičnih celic danes stane 0,25 evra za kWh. Evropsko združenje za fotovoltaiko medtem napoveduje, da se bodo do leta 2021 stroški industrijsko proizvedene "sončne" elektrike znižali na 0,1 evra na kWh.
Znanstveniki z vsega sveta poskušajo izboljšati učinkovitost svojih fotocelice… Vsako leto prihajajo novice iz različnih inštitutov, kjer vedno znova znanstvenikom uspe ustvariti solarne module z rekordno učinkovitostjo, solarne module na osnovi nove kemične sestave, solarne module z učinkovitejšimi koncentratorji itd.
Spectrolab je leta 2009 javno predstavil prve visokoučinkovite sončne celice. Takrat je izkoristek celic dosegel 41,6 %, hkrati pa je bil leta 2011 najavljen začetek industrijske proizvodnje sončnih celic z izkoristkom 39 %. Posledično je leta 2016 Spectrolab začel s proizvodnjo solarnih panelov z učinkovitost 30,7% za vesoljske ladje.
Leta 2011Solar Junction s sedežem v Kaliforniji je dosegel še višjo učinkovitost 43,5 % s sončno celico 5,5 mm x 5,5 mm, s čimer je presegel rekord, ki ga je nedavno postavil Spectrolab. Večslojne trinivojne elemente je bilo predvideno za izdelavo v obratu, za katerega izgradnjo je bilo potrebno posojilo ministrstva za energijo.
Solarni sistem Sun Simba, ki vključuje optični koncentratorin z učinkovitostjo od 26 do 30 %, odvisno od osvetljenosti in vpadnega kota svetlobe, je leta 2012 predstavilo kanadsko podjetje Morgan Solar. Elementi so vključevali galijev arzenid, germanij in pleksi steklo.Ta razvoj je omogočil vdovi povečati učinkovitost tradicionalnih silicijevih sončnih celic.
Ostre trislojne celice na osnovi indija, galija in arzenida, dimenzij 4 x 4 mm, kažejo učinkovitost 44,4 %. Predstavili so jih leta 2013. Toda istega leta je francosko podjetje Soitec skupaj z berlinskim centrom. Helmholtz in strokovnjaki z Fraunhoferjevega inštituta za sisteme sončne energije so zaključili razvoj fotocelice s Fresnelovo lečo.
Njegova učinkovitost je 44,7%. In leto kasneje, leta 2014, je Fraunhoferjev inštitut dosegel 46-odstotno učinkovitost, spet na elementu Fresnelove leče. Struktura sončne celice vsebuje štiri stike: indijev galijev fosfat, galijev arzenid, galijev indijev arzenid in indijev fosfat.
Ustvarjalci celice trdijo, da lahko baterija, sestavljena iz 52 modulov, vključno s Fresnelovimi lečami (16 kvadratnih centimetrov) in ultra učinkovitimi sprejemnimi fotocelicami (le 7 kvadratnih milimetrov vsaka), načeloma pretvori 230 sončkov svetlobe v elektriko … .
Najbolj obetavno alternativo temu, kar imamo zdaj, analitiki vidijo v bližnji prihodnosti ustvarjanje fotonapetostnih celic z izkoristkom približno 85%, ki delujejo na principu popravljanja toka, ki ga povzroča elektromagnetno sevanje sonca (navsezadnje sončna svetloba je elektromagnetno valovanje s frekvenco približno 500 THz) na majhni nanoanteni velikosti nekaj nanometrov.