Wydajne panele słoneczne

Rekordzistą wydajności wśród paneli słonecznych, w taki czy inny sposób dostępnych obecnie na rynku, są panele słoneczne oparte na wielowarstwowych ogniwach słonecznych opracowane przez Instytut Systemów Energii Słonecznej Fraunhofer Society w Niemczech. Od 2005 roku Soitec jest zaangażowany w ich komercyjne wdrożenie.

Rozmiar samych fotokomórek nie przekracza 4 milimetrów, a skupienie światła słonecznego na nich osiąga się za pomocą pomocniczych soczewek koncentrujących, dzięki którym nasycone światło słoneczne zamienia się w elektryczność z wydajnością sięgającą 47%.

Bateria zawiera cztery złącza pn, dzięki czemu cztery różne ogniwa fotokomórki mogą skutecznie odbierać i przekształcać promieniowanie o określonej długości fali ze światła słonecznego skoncentrowanego 297,3 razy w zakresie długości fal od podczerwieni do ultrafioletu.

Naukowcy, pod przewodnictwem Franka Dimirota, początkowo postawili sobie za zadanie hodowanie kryształu wielowarstwowego i znaleziono rozwiązanie - wykiełkowały podłoża do wzrostu, w wyniku czego uzyskano kryształ z różnymi warstwami półprzewodnikowymi, z czterema subkomórkami fotoelektrycznymi.

Proces uprawy okazał się bardziej skomplikowany niż ma to miejsce w tradycyjnej produkcji akumulatorów silikonowych, ale wydajność nowych akumulatorów podwoiła się. Ponadto koszt utworzenia systemu z koncentratorem jest niższy niż podczas tworzenia konwencjonalne panele słoneczne.

Wielowarstwowe ogniwa słoneczne były od dawna stosowane w statkach kosmicznych, ale teraz stacje słoneczne zostały już uruchomione na ich podstawie w 18 krajach. Jest to możliwe dzięki poprawie i obniżeniu kosztów technologii. W rezultacie wzrośnie liczba krajów wyposażonych w nowe stacje słoneczne, a na rynku przemysłowych paneli słonecznych występuje tendencja do konkurencji.

Na drugim miejscu znajdują się panele słoneczne oparte na trójwarstwowych ogniwach słonecznych Sharp, których sprawność osiągnęła 44,4%. Fosforan indu galu jest pierwszą warstwą fotokomórki, arsenkiem galu jest drugą, arsenkiem galu indu jest trzecią warstwą. Trzy warstwy są oddzielone dielektrykiem, który służy do uzyskania efektu tunelowania.

Koncentracja światła na fotokomórce jest osiągana dzięki soczewce Fresnela, ponieważ u niemieckich twórców światło słoneczne jest koncentrowane 302 razy i jest przekształcane przez trójwarstwową fotokomórkę półprzewodnikową.

Badania nad rozwojem tej technologii są nieprzerwanie prowadzone przez Sharp od 2003 roku przy wsparciu japońskiej organizacji administracji publicznej NEDO, która promuje badania i rozwój, a także rozpowszechnianie technologii przemysłowych, energetycznych i środowiskowych. Do 2013 r. Sharp osiągnął rekord 44,4%.

Dwa lata przed Sharpem, w 2011 r., Amerykańska firma Solar Junction wypuściła już podobne akumulatory, ale o wydajności 43,5%, których elementy miały wymiary 5 na 5 mm, a także skupiono się na soczewkach, koncentrując światło słoneczne 400 razy. Ogniwa słoneczne były trójzłączowe oparte na germanie, a grupa planowała nawet stworzyć pięcio- i sześciozłączowe ogniwa słoneczne, aby lepiej uchwycić widmo. Firma prowadzi badania do dziś.

Zatem baterie słoneczne, wykonane w połączeniu z koncentratorami, które, jak widzimy, są produkowane w Europie, Azji i Ameryce, mają najwyższą rekordową wydajność. Ale baterie te są głównie wytwarzane do budowy naziemnych elektrowni słonecznych na dużą skalę i do wydajnego zasilania statków kosmicznych.

Niedawno ustanowiono rekord w dziedzinie zwykłych paneli słonecznych, które są dostępne dla większości, którzy chcą je dostarczyć, na przykład dach domu.

W połowie jesieni 2015 roku firma Ilona Mask SolarCity wprowadziła najbardziej wydajne konsumenckie panele słoneczne, których wydajność przekracza 22%.

Ten wskaźnik został potwierdzony pomiarami wykonanymi przez laboratorium Centrum Testów Energii Odnawialnej. Fabryka w Buffalo ustala już plan produkcji na każdy dzień - od 9 do 10 tysięcy paneli słonecznych, których dokładnych cech jeszcze nie zgłoszono. Firma planuje już dostarczać co najmniej 200 000 domów z akumulatorami rocznie.

Faktem jest, że zoptymalizowany proces technologiczny pozwolił firmie znacznie obniżyć koszty produkcji, jednocześnie zwiększając wydajność 2 razy w porównaniu z powszechnymi krzemowymi panelami słonecznymi. Musk jest pewien, że to jego panele słoneczne będą najbardziej popularne wśród właścicieli domów w najbliższej przyszłości.

Zobacz także na ten temat:5 niezwykłych paneli słonecznych przyszłości