Účinnosť solárnych článkov a modulov

Problémy s nedostatkom energie a znečisťovaním životného prostredia sa každým rokom zhoršujú: fosílne zdroje sa vyčerpávajú a ľudská spotreba elektriny neustále rastie. V tejto súvislosti nie je vôbec prekvapujúce, že vedci pokračujú v zdokonaľovaní alternatívnych metód výroby elektriny.

Spolu s ďalšími čistými zdrojmi, ako je vietor, príliv a odliv, morské vlny, teplo zeme a iné, nestrácajú na význame a solárne elektrárne, tradične postavené z batérií na báze fotovoltaických článkov. Hlavnou požiadavkou na solárne články je čo najvyššia účinnosť, čo najvyššia účinnosť premeny slnečného žiarenia na elektrickú energiu.

Háčik so solárnymi článkami je v tom, že hoci tok žiarenia (vyžarujúci zo Slnka a dopadajúci na Zem) má merný výkon na hornej hranici atmosféry v oblasti 1400 W/m2, napriek tomu pri zamračenom počasí v blízkosti zemského povrchu na na európskom kontinente vychádza len 100 W / m2. a ešte menej.

Účinnosť solárneho článku, modulu, poľa — Pomer elektrického výkonu solárneho článku, modulu, batérie k súčinu hustoty toku slnečnej energie na plochu článku, modulu, batérie.

Účinnosť solárnej elektrárne — Pomer vygenerovanej elektrickej energie k slnečnej energii prijatej počas rovnakého časového intervalu k povrchu, čo predstavuje priemet plochy solárnej elektrárne na rovinu kolmú na slnečné lúče. .

Najpopulárnejšie solárne panely súčasnosti umožňujú získavať elektrinu zo slnečných lúčov s účinnosťou 9 až 24 %. Priemerná cena takejto batérie je približne 2 eurá za watt, pričom priemyselná výroba elektriny z fotovoltických článkov dnes stojí 0,25 eura za kWh. Európska fotovoltická asociácia medzitým predpovedá, že do roku 2021 náklady na priemyselne vyrobenú „slnečnú“ elektrinu klesnú na 0,1 eura za kWh.

Vedci z celého sveta sa snažia zlepšiť efektivitu tej svojej fotobunky… Každoročne prichádzajú novinky z rôznych ústavov, kde sa vedcom zas a znova darí vytvárať solárne moduly s rekordnou účinnosťou, solárne moduly na báze nového chemického zloženia, solárne moduly s výkonnejšími koncentrátormi atď.

Prvé vysokoúčinné solárne články boli verejne predvedené v roku 2009 spoločnosťou Spectrolab. Vtedy účinnosť článkov dosiahla 41,6 %, pričom zároveň bol ohlásený začiatok priemyselnej výroby solárnych článkov s účinnosťou 39 % v roku 2011. Výsledkom bolo, že v roku 2016 Spectrolab spustil výrobu solárnych panelov s r. účinnosť 30,7 % pre kozmické lode.

V roku 2011Kalifornská spoločnosť Solar Junction dosiahla ešte vyššiu účinnosť 43,5 % so solárnym článkom 5,5 mm x 5,5 mm, čím prekonala rekord, ktorý nedávno stanovila spoločnosť Spectrolab. Viacvrstvové trojvrstvové prvky sa plánovali vyrábať v závode, ktorého výstavba si vyžiadala úver od ministerstva energetiky.

Sun Simba solárny systém, ktorý zahŕňa optický koncentrátora s účinnosťou 26 až 30 % v závislosti od osvetlenia a uhla dopadu svetla predstavila v roku 2012 kanadská spoločnosť Morgan Solar. Prvky zahŕňali arzenid gália, germánium a plexisklo.Tento vývoj umožnil vdove zvýšiť účinnosť tradičných kremíkových solárnych článkov.

Ostré trojvrstvové články na báze india, gália a arzenidu s rozmermi 4 x 4 mm vykazujú účinnosť 44,4 %. Boli predvedené v roku 2013. Ale v tom istom roku francúzska spoločnosť Soitec spolu s Berlínskym centrom. Helmholtz a špecialisti z Fraunhoferovho inštitútu pre solárne energetické systémy dokončili vývoj fotobunky Fresnelovej šošovky.

Jeho účinnosť je 44,7%. A o rok neskôr, v roku 2014, dosiahol Fraunhoferov inštitút účinnosť 46 %, opäť na prvku Fresnelovej šošovky. Štruktúra solárneho článku obsahuje štyri spoje: fosforečnan indium-gálium, arzenid gália, arzenid gálium-indium a fosforečnan indium.

Tvorcovia článku tvrdia, že batéria pozostávajúca z 52 modulov vrátane Fresnelových šošoviek (každá 16 cm2) a ultra účinných prijímacích fotobuniek (každá len 7 mm2) dokáže v princípe premeniť 230 slnečných lúčov na elektrickú energiu… .

Najsľubnejšiu alternatívu toho, čo máme teraz, vidia analytici v blízkej budúcnosti vo vytvorení fotovoltaických článkov s účinnosťou okolo 85%, pracujúcich na princípe korekcie prúdu spôsobeného elektromagnetickým žiarením Slnka (napokon slnečného svetla). je elektromagnetické vlnenie s frekvenciou asi 500 THz) na malej nanoanténe s veľkosťou niekoľkých nanometrov.