Effektivitet av solceller och moduler
För varje år blir problemen med energibrist och miljöföroreningar värre och värre: fossila resurser utarmas och mänsklig konsumtion av el växer ständigt. I detta sammanhang är det inte alls förvånande att forskare fortsätter att förbättra alternativa metoder för att generera el.
Tillsammans med andra rena källor, såsom vind, tidvatten, havsvågor, jordens värme och andra, förlorar inte sin betydelse och solkraftverk, traditionellt byggd av batterier baserade på solceller. Huvudkravet för solceller är högsta möjliga verkningsgrad, högsta möjliga verkningsgrad vid omvandling av solstrålning till el.
Haken med solceller är att även om strålningsflödet (som strålar ut från solen och når jorden) har en specifik effekt vid atmosfärens övre gräns i området 1400 W/m2, ändå i molnigt väder nära jordens yta på den europeiska kontinenten visar det sig endast 100 W / kvm. och ännu mindre.
Effektivitet för en solcell, modul, array — Förhållandet mellan den elektriska effekten från en solcell, modul, batteri och produkten av solenergins flödestäthet per area, respektive för cellen, modulen, batteriet.
Solkraftverkets effektivitet — Förhållandet mellan den genererade elektriska energin och den solenergi som tas emot under samma tidsintervall till ytan, vilket utgör projektionen av solkraftverkets yta på ett plan vinkelrätt mot solens strålar .
De mest populära solpanelerna idag gör det möjligt att utvinna el ur solens strålar med en verkningsgrad på 9 till 24 %. Medelpriset för ett sådant batteri är cirka 2 euro per watt, medan industriell produktion av el från solceller idag kostar 0,25 euro per kWh. Samtidigt förutspår European Photovoltaic Association att 2021 kommer kostnaden för industriellt genererad "solel" att sjunka till 0,1 euro per kWh.
Forskare från hela världen försöker förbättra effektiviteten hos sina fotoceller… Varje år kommer det nyheter från olika institut, där forskare gång på gång lyckas skapa solcellsmoduler med rekordeffektivitet, solcellsmoduler baserade på en ny kemisk sammansättning, solcellsmoduler med effektivare koncentratorer, etc.
De första högeffektiva solcellerna demonstrerades offentligt 2009 av Spectrolab. Då nådde cellernas verkningsgrad 41,6 %, samtidigt som början av den industriella produktionen av solceller med en verkningsgrad på 39 % tillkännagavs 2011. Som ett resultat startade Spectrolab 2016 produktionen av solpaneler med en effektivitet på 30, 7% för rymdskepp.
Under 2011Kalifornien-baserade Solar Junction uppnådde en ännu högre verkningsgrad på 43,5 % med en 5,5 mm gånger 5,5 mm solcell, vilket överträffade rekordet som nyligen sattes av Spectrolab. De flerskiktiga elementen i tre nivåer var planerade att tillverkas i en anläggning, vars konstruktion krävde ett lån från energiministeriet.
Sun Simba solsystem som inkluderar optisk koncentratoroch med en verkningsgrad på 26 till 30 %, beroende på belysning och ljusinfallsvinkel, presenterades 2012 av det kanadensiska företaget Morgan Solar. Grundämnena inkluderade galliumarsenid, germanium och plexiglas. Denna utveckling gjorde det möjligt för en änka att öka effektiviteten hos traditionella kiselsolceller.
Skarpa treskiktsceller baserade på indium, gallium och arsenid, som mäter 4 gånger 4 mm, visar en effektivitet på 44,4 %. De demonstrerades 2013. Men samma år, det franska företaget Soitec, tillsammans med Berlin Center. Helmholtz och specialister från Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems har slutfört utvecklingen av en Fresnel-linsfotocell.
Dess effektivitet är 44,7%. Och ett år senare, 2014, fick Fraunhofer Institute en effektivitet på 46 %, återigen på ett Fresnel-linselement. Solcellsstrukturen innehåller fyra knutpunkter: indiumgalliumfosfat, galliumarsenid, galliumindiumarsenid och indiumfosfat.
Cellens skapare hävdar att batteriet, bestående av 52 moduler, inklusive Fresnel-linser (16 kvm vardera) och ultraeffektiva mottagningsfotoceller (endast 7 kvm vardera) i princip kan omvandla 230 solar av ljus till elektricitet ... .
Det mest lovande alternativet till vad vi har nu, analytiker ser skapandet i en nära framtid av fotovoltaiska celler med en effektivitet på cirka 85%, som arbetar efter principen att korrigera strömmen som orsakas av solens elektromagnetiska strålning (trots allt solljus är en elektromagnetisk våg med en frekvens på cirka 500 THz) på en liten nanoantenn med en storlek på några nanometer.