Effektivitet af solceller og moduler

Hvert år bliver problemerne med energimangel og miljøforurening værre og værre: fossile ressourcer udtømmes, og menneskeligt forbrug af elektricitet vokser konstant. I denne sammenhæng er det slet ikke overraskende, at forskere fortsætter med at forbedre alternative metoder til at generere elektricitet.

Sammen med andre rene kilder, såsom vind, tidevand, havbølger, jordens varme og andre, mister de ikke deres betydning og solenergianlæg, traditionelt bygget af batterier baseret på fotovoltaiske celler. Hovedkravet til solceller er den højest mulige virkningsgrad, den højest mulige effektivitet ved omdannelsen af ​​solstråling til elektricitet.

Fangsten med solceller er, at selvom strålingsfluxen (som udstråler fra Solen og når Jorden) har en specifik effekt ved atmosfærens øvre grænse i området 1400 W/m2, dog i overskyet vejr nær Jordens overflade på det europæiske kontinent viser det sig kun 100 W / kvm. og endnu mindre.

Effektivitet af en solcelle, modul, array — Forholdet mellem det elektriske output fra en solcelle, modul, batteri og produktet af solenergiens fluxtæthed pr. område af henholdsvis cellen, modulet, batteriet.

Solenergianlæggets effektivitet — Forholdet mellem den genererede elektriske energi og solenergien modtaget i det samme tidsinterval til overfladen, som udgør projektionen af ​​solenergianlæggets areal på et plan vinkelret på solens stråler .

De mest populære solpaneler i dag gør det muligt at udvinde elektricitet fra solens stråler med en virkningsgrad på 9 til 24%. Gennemsnitsprisen på et sådant batteri er omkring 2 euro per watt, mens industriel produktion af elektricitet fra solceller i dag koster 0,25 euro per kWh. I mellemtiden forudsiger European Photovoltaic Association, at prisen på industrielt produceret "solenergi" i 2021 vil falde til 0,1 € pr. kWh.

Forskere fra hele verden forsøger at forbedre effektiviteten af ​​deres fotoceller… Hvert år er der nyt fra forskellige institutter, hvor forskere igen og igen formår at skabe solcellemoduler med rekordeffektivitet, solcellemoduler baseret på en ny kemisk sammensætning, solcellemoduler med mere effektive koncentratorer osv.

De første højeffektive solceller blev offentligt demonstreret i 2009 af Spectrolab. Så nåede effektiviteten af ​​cellerne 41,6 %, samtidig med at starten på den industrielle produktion af solceller med en virkningsgrad på 39 % blev annonceret i 2011. Som følge heraf startede Spectrolab i 2016 produktionen af ​​solpaneler med en effektivitet på 30, 7% for rumskibe.

I 2011Californien-baserede Solar Junction opnåede en endnu højere effektivitet på 43,5 % med en 5,5 mm gange 5,5 mm solcelle, hvilket overgik den rekord, der for nylig blev sat af Spectrolab. De flerlagede tre-lags elementer var planlagt til at blive fremstillet i et anlæg, hvis konstruktion krævede et lån fra Energiministeriet.

Sun Simba solsystem der inkluderer optisk koncentratorog med en effektivitet på 26 til 30 %, afhængig af belysningen og lysets indfaldsvinkel, blev præsenteret i 2012 af det canadiske firma Morgan Solar. Elementerne omfattede galliumarsenid, germanium og plexiglas. Denne udvikling gjorde det muligt for en enke at øge effektiviteten af ​​traditionelle siliciumsolceller.

Skarpe trelagsceller baseret på indium, gallium og arsenid, der måler 4 gange 4 mm, viser en effektivitet på 44,4 %. De blev demonstreret i 2013. Men samme år blev det franske firma Soitec sammen med Berlin Centeret. Helmholtz og specialister fra Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems har afsluttet udviklingen af ​​en Fresnel-linsefotocelle.

Dens effektivitet er 44,7%. Og et år senere, i 2014, opnåede Fraunhofer Institute en effektivitet på 46%, igen på et Fresnel-linseelement. Solcellestrukturen indeholder fire junctions: indium gallium phosphat, gallium arsenid, gallium indium arsenid og indium phosphat.

Cellens skabere hævder, at batteriet, der består af 52 moduler, inklusive Fresnel-linser (16 sq. cm hver) og ultraeffektive modtagende fotoceller (kun 7 sq. mm hver) i princippet kan konvertere 230 sole lys til elektricitet ... .

Det mest lovende alternativ til det, vi har nu, ser analytikere skabelsen i den nærmeste fremtid af fotovoltaiske celler med en effektivitet på omkring 85%, der arbejder efter princippet om at korrigere strømmen forårsaget af solens elektromagnetiske stråling (trods alt sollys er elektromagnetisk bølge med en frekvens på omkring 500 THz) på en lille nanoantenne med en størrelse på nogle få nanometer.