Ефективност на слънчевите клетки и модули

Всяка година проблемите с недостига на енергия и замърсяването на околната среда се задълбочават все повече и повече: изкопаемите ресурси се изчерпват, а човешкото потребление на електроенергия непрекъснато расте. В този контекст изобщо не е изненадващо, че учените продължават да подобряват алтернативните методи за производство на електричество.

Наред с други чисти източници, като вятър, приливи и отливи, морски вълни, топлина на земята и други, не губят своята значимост и слънчеви електроцентрали, традиционно изградени от батерии на базата на фотоволтаични клетки. Основното изискване за слънчевите клетки е възможно най -високата ефективност, възможно най -високата ефективност на преобразуването на слънчевата радиация в електрическа.

Уловката със слънчевите клетки е, че въпреки че радиационният поток (излъчващ се от Слънцето и достигащ Земята) има специфична мощност в горната граница на атмосферата в района на 1400 W / m2, въпреки това при облачно време близо до земната повърхност на европейския континент се оказва само 100 W / кв.м. и дори по -малко.

Ефективност на слънчева клетка, модул, масив — Съотношението на електрическата мощност на слънчева клетка, модул, батерия към произведението на плътността на слънчевия енергиен поток на площ, съответно на клетката, модула, батерията.

Ефективност на слънчевата електроцентрала — Съотношението на генерираната електрическа енергия към слънчевата енергия, получена през същия интервал от време към повърхността, което съставлява проекцията на площта на слънчевата електроцентрала върху равнина, нормална спрямо слънчевите лъчи.

Най -популярните слънчеви панели днес дават възможност за извличане на електричество от слънчевите лъчи с ефективност от 9 до 24%. Средната цена на такава батерия е около 2 евро на ват, като в същото време индустриалното производство на електроенергия от фотоволтаични клетки днес струва 0,25 евро на кВтч. Междувременно Европейската фотоволтаична асоциация прогнозира, че до 2021 г. разходите за индустриално генерирана «слънчева» електроенергия ще спаднат до 0,1 евро на кВтч.

Учени от цял ​​свят се стремят да подобрят ефективността на своите фотоклетки… Всяка година има новини от различни институти, където отново и отново учените успяват да създадат слънчеви модули с рекордна ефективност, слънчеви модули на базата на нов химичен състав, слънчеви модули с по -ефективни концентратори и т.н.

Първите високоефективни слънчеви клетки бяха публично демонстрирани през 2009 г. от Spectrolab. Тогава ефективността на клетките достигна 41,6%, като в същото време началото на индустриалното производство на слънчеви клетки с ефективност от 39% беше обявено през 2011 г. В резултат на това през 2016 г. Spectrolab започна производството на слънчеви панели с ефективност 30,7% за космически кораби.

През 2011 г. базираната в Калифорния Solar Junction постигна още по-висока ефективност от 43,5% с 5,5 мм на 5,5 мм слънчева клетка, надминавайки наскоро поставения рекорд от Spectrolab. Многопластовите тристепенни елементи се планираха да бъдат произведени в завод, за изграждането на който беше необходим заем от Министерството на енергетиката.

Слънчева система Sun Simba, която включва оптичен концентратори с ефективност от 26 до 30%, в зависимост от осветеността и ъгъла на падане на светлината, беше представена през 2012 г. от канадската компания Morgan Solar. Елементите включват галиев арсенид, германий и плексиглас.Това развитие позволи на една вдовица да увеличи ефективността на традиционните силициеви слънчеви клетки.

Остри трислойни клетки на базата на индий, галий и арсенид, с размер 4 на 4 mm, показват ефективност от 44,4%. Те бяха демонстрирани през 2013 г. Но през същата година френската компания Soitec, заедно с Берлинския център. Хелмхолц и специалисти от Института за слънчеви енергийни системи Фраунхофер завършиха разработването на фотоклетка с леща Френел.

Ефективността му е 44,7%. И година по -късно, през 2014 г., Институтът Фраунхофер получава ефективност от 46%, отново върху елемент с леща на Френел. Структурата на слънчевата клетка съдържа четири кръстовища: индий-галиев фосфат, галиев арсенид, галий-индиев арсенид и индий фосфат.

Създателите на клетката твърдят, че батерията, състояща се от 52 модула, включително лещи на Френел (по 16 кв. Cm всеки) и свръхефективни приемащи фотоклетки (само 7 кв. Mm. Всяка) по принцип може да преобразува светлина от 230 слънца на електричество ….

Най -обещаващата алтернатива на това, което имаме сега, анализаторите виждат създаването в близко бъдеще на фотоволтаични клетки с ефективност около 85%, работещи на принципа на коригиране на тока, предизвикан от електромагнитното излъчване на Слънцето (в края на краищата, слънчевата светлина е електромагнитна вълна с честота около 500 THz) върху малка наноантена с размер на няколко нанометра.