Aurinkokennojen ja moduulien tehokkuus
Energiapulan ja ympäristön saastumisen ongelmat pahenevat joka vuosi: fossiiliset resurssit ehtyvät ja ihmisten sähkönkulutus kasvaa jatkuvasti. Tässä yhteydessä ei ole ollenkaan yllättävää, että tutkijat jatkavat vaihtoehtoisten sähköntuotantomenetelmien parantamista.
Muiden puhtaiden lähteiden, kuten tuuli, vuorovesi, meren aallot, maan lämpö ja muut, ohella ne eivät menetä merkitystään ja aurinkovoimalat, joka on perinteisesti rakennettu aurinkokennoihin perustuvista akuista. Päävaatimus aurinkokennoille on korkein mahdollinen hyötysuhde, korkein mahdollinen hyötysuhde auringon säteilyn muuntamisessa sähköksi.
Aurinkokennojen saalis on se, että vaikka säteilyvuolla (säteilevä Auringosta ja saavuttava maapallon) on ominaisteho ilmakehän ylärajalla noin 1400 W/m2, kuitenkin pilvisellä säällä lähellä maan pintaa Euroopan mantereella se osoittautuu vain 100 W / neliömetriä. ja vielä vähemmän.
Aurinkokennon, moduulin, ryhmän tehokkuus — Aurinkokennon, moduulin, akun sähkötehon suhde aurinkoenergiavuon tiheyden tuloon kennon, moduulin tai akun pinta-alaa kohti.
Aurinkovoimalaitoksen hyötysuhde — Tuotetun sähköenergian ja saman ajanjakson aikana vastaanotetun aurinkoenergian suhde pintaan, joka muodostaa aurinkovoimalan pinta-alan projektion auringonsäteitä vastaan normaalitasolle .
Nykyään suosituimmat aurinkopaneelit mahdollistavat sähkön ottamisen auringonsäteistä 9-24 %:n hyötysuhteella. Tällaisen akun keskihinta on noin 2 euroa/watti, kun taas teollinen sähköntuotanto aurinkokennoista maksaa nykyään 0,25 euroa/kWh. Samaan aikaan Euroopan aurinkosähköliitto ennustaa, että vuoteen 2021 mennessä teollisesti tuotetun aurinkosähkön hinta putoaa 0,1 euroon kWh:lta.
Tutkijat kaikkialta maailmasta yrittävät parantaa tehokkuuttaan valokennot… Joka vuosi tulee uutisia eri instituuteista, joissa yhä uudelleen ja uudelleen tiedemiehet onnistuvat luomaan ennätystehoisia aurinkomoduuleja, uuteen kemialliseen koostumukseen perustuvia aurinkomoduuleja, aurinkomoduuleja tehokkaammilla rikastimilla jne.
Spectrolab esitteli ensimmäiset korkean hyötysuhteen aurinkokennot julkisesti vuonna 2009. Sitten kennojen hyötysuhde saavutti 41,6 %, kun samaan aikaan ilmoitettiin 39 %:n hyötysuhteen aurinkokennojen teollisen tuotannon alkamisesta vuonna 2011. Tämän seurauksena vuonna 2016 Spectrolab aloitti aurinkopaneelien tuotannon. tehokkuus 30,7 % avaruusaluksilla.
Vuonna 2011Kaliforniassa sijaitseva Solar Junction saavutti vieläkin paremman 43,5 %:n hyötysuhteen 5,5 mm x 5,5 mm:n aurinkokennon avulla, mikä ylitti Spectrolabin äskettäin asettaman ennätyksen. Monikerroksiset kolmikerroksiset elementit suunniteltiin valmistavan tehtaalla, jonka rakentaminen vaati energiaministeriön lainaa.
Sun Simba aurinkokunta, joka sisältää optinen keskitinja hyötysuhteella 26-30 % valaistuksesta ja valon tulokulmasta riippuen, esitteli vuonna 2012 kanadalainen yritys Morgan Solar. Alkuaineita olivat galliumarsenidi, germanium ja pleksi, jonka ansiosta leski pystyi lisäämään perinteisten piiaurinkokennojen tehokkuutta.
Terävät kolmikerroksiset indiumiin, galliumiin ja arsenidiin perustuvat solut, joiden mitat ovat 4 x 4 mm, tehokkuus on 44,4 %. Ne esiteltiin vuonna 2013. Mutta samana vuonna ranskalainen yritys Soitec yhdessä Berliinin keskuksen kanssa. Helmholtz ja asiantuntijat Fraunhofer Institute for Solar Energy Systemsistä ovat saaneet päätökseen Fresnel-linssin valokennon kehittämisen.
Sen hyötysuhde on 44,7 %. Ja vuotta myöhemmin, vuonna 2014, Fraunhofer Institute saavutti 46 prosentin tehokkuuden jälleen Fresnel-linssielementillä. Aurinkokennorakenne sisältää neljä liitoskohtaa: indiumgalliumfosfaatti, galliumarsenidi, galliumindiumarsenidi ja indiumfosfaatti.
Kennon luojat väittävät, että akku, joka koostuu 52 moduulista, mukaan lukien Fresnel-linssit (kukin 16 neliömetriä) ja erittäin tehokkaat vastaanottavat valokennot (kukin vain 7 neliömetriä), voi periaatteessa muuntaa 230 aurinkoa valoa sähköksi… .
Lupaavimpana vaihtoehdona nykyiselle, analyytikot näkevät, että lähitulevaisuudessa luodaan aurinkokennoja, joiden hyötysuhde on noin 85%, jotka toimivat periaatteella korjata Auringon sähkömagneettisen säteilyn aiheuttamaa virtaa (loppujen lopuksi auringonvaloa). on sähkömagneettinen aalto, jonka taajuus on noin 500 THz) pienessä, muutaman nanometrin kokoisessa nanoantennissa.