Efektivitātes saules paneļi

Saules paneļu efektivitātes rekordiste, viena vai otrā veidā pieejama tirgū šodien, ir saules paneļi, kuru pamatā ir daudzslāņu saules baterijas un ko izstrādājis Fraunhofer saules enerģijas sistēmu institūts Vācijā. Kopš 2005. gada Soitec nodarbojas ar to komerciālu ieviešanu.

Pašu fotoelementu izmērs nepārsniedz 4 milimetrus, un saules gaismas fokusēšana uz tām tiek panākta, izmantojot papildu koncentrējošās lēcas, pateicoties kurām piesātināta saules gaisma tiek pārveidota elektrībā ar efektivitāti, kas sasniedz 47%.

Akumulators satur četrus pn savienojumus, lai četras dažādas fotoelementu saites varētu efektīvi uztvert un pārveidot starojumu ar noteiktu viļņa garumu no saules gaismas, kas koncentrēta 297,3 reizes viļņu garuma diapazonā no infrasarkanā līdz ultravioletajam.

Pētnieki Frenka Dimirota vadībā sākotnēji izvirzīja sev uzdevumu audzēt daudzslāņu kristālu, un tika atrasts risinājums - viņi sadīguši substrātus audzēšanai, un rezultātā kristāls tika iegūts ar dažādiem pusvadītāju slāņiem, ar četriem fotoelektriskiem subelementiem.

Pieaugšanas process ir izrādījies sarežģītāks nekā tradicionālajā silīcija bateriju ražošanā, taču jauno akumulatoru veiktspēja ir dubultojusies. Turklāt sistēmas ar centrmezglu izveides izmaksas ir zemākas nekā veidojot parastie saules paneļi.

Daudzslāņu saules baterijas jau sen tiek izmantotas kosmosa kuģos, bet tagad uz tām balstītas saules stacijas jau ir palaistas 18 valstīs. Tas ir iespējams, uzlabojot un samazinot tehnoloģiju izmaksas. Tā rezultātā palielināsies to valstu skaits, kas aprīkotas ar jaunām saules stacijām, un rūpniecisko saules paneļu tirgū ir tendence uz konkurenci.

Otrajā vietā ir saules paneļi, kuru pamatā ir trīs slāņu Sharp saules baterijas, kuru efektivitāte sasniedza 44,4%. Indija gallija fosfīds ir pirmais fotoelementa slānis, gallija arsenīds ir otrais, indija gallija arsenīds ir trešais slānis. Trīs slāņus atdala dielektriķis, kas kalpo tuneļa efekta sasniegšanai.

Gaismas koncentrācija fotoelementā tiek panākta, pateicoties Fresnel objektīvam, tāpat kā vācu izstrādātājiem saules gaisma tiek koncentrēta 302 reizes, un to pārveido trīsslāņu pusvadītāju fotoelements.

Kopš 2003. gada Sharp nepārtraukti veic pētījumus par šīs tehnoloģijas attīstību ar Japānas valsts pārvaldes organizācijas NEDO atbalstu, kas veicina pētniecību un attīstību, kā arī rūpniecības, enerģētikas un vides tehnoloģiju izplatīšanu. Līdz 2013. gadam Sharp sasniedza rekordu - 44,4%.

Divus gadus pirms Sharp, 2011. gadā, amerikāņu kompānija Solar Junction jau bija izlaidusi līdzīgas baterijas, bet ar 43,5% efektivitāti, kuru elementi bija 5x5 mm lieli, un uzmanība tika pievērsta arī objektīviem, 400 reizes koncentrējot saules gaismu. Saules baterijas bija trīs krustojumi, kuru pamatā bija germānija, un grupa pat plānoja izveidot piecu un sešu krustojumu saules baterijas, lai labāk uztvertu spektru. Uzņēmums turpina pētījumus līdz šai dienai.

Tādējādi saules baterijas, kas izgatavotas kombinācijā ar koncentratoriem, kuras, kā redzam, tiek ražotas Eiropā, Āzijā un Amerikā, ir ar visaugstāko rekordu efektivitāti. Bet šīs baterijas galvenokārt ir paredzētas liela mēroga uz zemes bāzētu saules elektrostaciju celtniecībai un efektīvai kosmosa kuģu energoapgādei.

Nesen ir sasniegts rekords parasto patērētāju saules paneļu jomā, kas ir pieejami lielākajai daļai cilvēku, kuri vēlas tos piegādāt, piemēram, mājas jumtam.

2015. gada rudens vidū uzņēmums Ilona Mask SolarCity iepazīstināja ar visefektīvākajiem patērētāju saules paneļiem, kuru efektivitāte pārsniedz 22%.

Šo rādītāju apstiprināja mērījumi, kas veikti Atjaunojamās enerģijas testēšanas centra laboratorijā. Bufalo rūpnīca jau tagad nosaka ražošanas plānu katrai dienai - no 9 līdz 10 tūkstošiem saules paneļu, kuru precīzas īpašības vēl nav paziņotas. Uzņēmums jau plāno ik gadu piegādāt vismaz 200 000 māju ar savām baterijām.

Fakts ir tāds, ka optimizētais tehnoloģiskais process ļāva uzņēmumam ievērojami samazināt ražošanas izmaksas, vienlaikus palielinot efektivitāti 2 reizes, salīdzinot ar plaši izplatītajiem patērētāja silīcija saules paneļiem. Musks ir pārliecināts, ka tieši viņa saules paneļi tuvākajā laikā būs vispopulārākie māju īpašniekiem.

Skatīt arī par šo tēmu:5 neparasti nākotnes saules paneļi