Eficiența celulelor și modulelor solare

În fiecare an, problemele penuriei de energie și poluării mediului sunt din ce în ce mai agravate: resursele fosile se epuizează, iar consumul uman de energie electrică este în continuă creștere. În acest context, nu este deloc surprinzător faptul că oamenii de știință continuă să îmbunătățească metodele alternative de generare a energiei electrice.

Împreună cu alte surse curate, cum ar fi vântul, mareele, valurile mării, căldura pământului și altele, nu își pierd importanța și centrale solare, construită în mod tradițional din baterii bazate pe celule fotovoltaice. Principala cerință pentru celulele solare este cea mai mare eficiență posibilă, cea mai mare eficiență posibilă a conversiei radiației solare în energie electrică.

Captura celulelor solare este că, deși fluxul de radiații (radiază de la Soare și ajunge pe Pământ) are o putere specifică la limita superioară a atmosferei în regiunea de 1400 W/m2, totuși pe vreme înnorată aproape de suprafața Pământului pe continentul european rezultă doar 100 W / mp. si chiar mai putin.

Eficiența unei celule solare, modul, matrice — Raportul dintre puterea electrică a unei celule solare, modul, baterie și produsul densității fluxului de energie solară pe zonă, respectiv, a celulei, modulului, bateriei.

Eficiența centralei solare — Raportul dintre energia electrică generată și energia solară primită în același interval de timp față de suprafață, care constituie proiecția zonei centralei solare pe un plan normal razelor solare .

Cele mai populare panouri solare de astăzi fac posibilă extragerea energiei electrice din razele soarelui cu o eficiență de 9 până la 24%. Prețul mediu al unei astfel de baterii este de aproximativ 2 euro pe watt, în timp ce producția industrială de energie electrică din celule fotovoltaice costă astăzi 0,25 euro pe kWh. Între timp, Asociația Europeană Fotovoltaică estimează că până în 2021 costul energiei electrice „solare” generată industrial va scădea la 0,1 euro pe kWh.

Oamenii de știință din întreaga lume încearcă să îmbunătățească eficiența lor fotocelule… În fiecare an apar noutăți de la diverse institute, unde iar și iar oamenii de știință reușesc să creeze module solare cu eficiență record, module solare bazate pe o nouă compoziție chimică, module solare cu concentratoare mai eficiente etc.

Primele celule solare de înaltă eficiență au fost demonstrate public în 2009 de Spectrolab. Atunci randamentul celulelor a ajuns la 41,6%, in timp ce in acelasi timp a fost anuntat inceputul productiei industriale de celule solare cu o eficienta de 39% in 2011. Ca urmare, in 2016 Spectrolab a inceput productia de panouri solare cu un eficiență de 30, 7% pentru nave spațiale.

În 2011Solar Junction din California a atins o eficiență și mai mare de 43,5% cu o celulă solară de 5,5 mm pe 5,5 mm, depășind recordul stabilit recent de Spectrolab. Elementele multistratificate cu trei niveluri au fost planificate a fi fabricate într-o fabrică, a cărei construcție a necesitat un împrumut de la Ministerul Energiei.

Sistemul solar Sun Simba care include concentrator opticși cu o eficiență de 26 până la 30%, în funcție de iluminare și unghiul de incidență al luminii, a fost prezentat în 2012 de compania canadiană Morgan Solar. Elementele au inclus arseniura de galiu, germaniu și plexiglas.Această dezvoltare a permis unei văduve să crească eficiența celulelor solare tradiționale cu siliciu.

Celulele tristrat ascuțite pe bază de indiu, galiu și arseniură, care măsoară 4 pe 4 mm, prezintă o eficiență de 44,4%. Au fost demonstrate în 2013. Dar în același an, compania franceză Soitec, împreună cu Centrul din Berlin. Helmholtz și specialiștii de la Institutul Fraunhofer pentru Sisteme de Energie Solară au finalizat dezvoltarea unei fotocelule cu lentile Fresnel.

Eficiența sa este de 44,7%. Și un an mai târziu, în 2014, Institutul Fraunhofer a obținut o eficiență de 46%, din nou pe un element de lentilă Fresnel. Structura celulei solare conține patru joncțiuni: fosfat de indiu galiu, arseniura de galiu, arseniura de galiu indiu și fosfat de indiu.

Creatorii celulei susțin că bateria, formată din 52 de module, inclusiv lentile Fresnel (16 cm² fiecare) și fotocelule de recepție ultra-eficiente (doar 7 mm pătrați fiecare) poate, în principiu, să transforme 230 de sori de lumină în electricitate... .

Cea mai promițătoare alternativă față de ceea ce avem acum, analiștii văd crearea în viitorul apropiat a celulelor fotovoltaice cu o eficiență de aproximativ 85%, lucrând pe principiul corectării curentului cauzat de radiația electromagnetică a Soarelui (la urma urmei, lumina solară). este undă electromagnetică cu o frecvență de aproximativ 500 THz) pe o nanoantenă mică cu o dimensiune de câțiva nanometri.