الألواح الشمسية الكفاءة

حامل الرقم القياسي للكفاءة بين الألواح الشمسية ، أحد الطرق أو ذاك المتاح في السوق اليوم ، هو الألواح الشمسية القائمة على خلايا شمسية متعددة الطبقات طورها معهد فراونهوفر لأنظمة الطاقة الشمسية في ألمانيا. منذ عام 2005 ، تشارك Soitec في تنفيذها التجاري.

لا يتجاوز حجم الخلايا الكهروضوئية نفسها 4 ملليمترات ، ويتحقق تركيز أشعة الشمس عليها باستخدام العدسات المساعدة المركزة ، وذلك بفضل تحويل ضوء الشمس المشبع إلى كهرباء بكفاءة تصل إلى 47٪.

تحتوي البطارية على أربعة أقطار تقاطع pn بحيث يمكن لأربعة روابط ضوئية مختلفة تلقي الإشعاع وتحويله بكفاءة مع طول موجة محدد من أشعة الشمس المركزة 297.3 مرة في نطاق الطول الموجي من الأشعة تحت الحمراء إلى الأشعة فوق البنفسجية.

قام الباحثون ، بقيادة فرانك ديميرو ، بوضع أنفسهم في البداية على مهمة تطوير بلورة متعددة الطبقات ، وتم العثور على حل - لقد انتشروا ركائز للنمو ، ونتيجة لذلك تم الحصول على بلورة بعدة طبقات من أشباه الموصلات ، بأربع خلايا فرعية كهروضوئية.

لقد تبين أن العملية المتنامية أكثر تعقيدًا مما هي عليه الحال في الإنتاج التقليدي لبطاريات السيليكون ، لكن أداء البطاريات الجديدة قد تضاعف. بالإضافة إلى ذلك ، تكون تكلفة إنشاء نظام ذي محور أقل من تكلفة إنشاء نظام الألواح الشمسية التقليدية.

منذ فترة طويلة تستخدم الخلايا الشمسية متعددة الطبقات في المركبات الفضائية ، ولكن الآن تم إطلاق محطات الطاقة الشمسية بالفعل على أساسها في 18 دولة. وهذا ممكن عن طريق تحسين وخفض تكلفة التكنولوجيا. نتيجة لذلك ، سيزداد عدد البلدان المجهزة بمحطات شمسية جديدة ، وهناك ميل نحو المنافسة في سوق الألواح الشمسية الصناعية.

في المرتبة الثانية ، الألواح الشمسية القائمة على الخلايا الشمسية ثلاثية الطبقات من Sharp ، والتي بلغت كفاءتها 44.4٪. إنديوم جاليوم فسفيد هو الطبقة الأولى من الخلية الكهروضوئية ، زرنيخيد الغاليوم هو الثاني ، إنديوم جاليوم زرنيخيد هو الطبقة الثالثة. يتم فصل الطبقات الثلاث بواسطة عازل ، والذي يعمل على تحقيق تأثير النفق.

يتم تحقيق تركيز الضوء على الخلية الكهروضوئية بفضل عدسة Fresnel ، كما هو الحال مع المطورين الألمان ، يتركز ضوء الشمس 302 مرة ، ويتم تحويله بواسطة خلية ضوئية لأشباه الموصلات ثلاثية الطبقات.

أجرت Sharp أبحاثًا حول تطوير هذه التكنولوجيا بشكل مستمر منذ عام 2003 بدعم من NEDO ، وهي منظمة يابانية للإدارة العامة تعمل على تعزيز البحث والتطوير ، وكذلك نشر التقنيات الصناعية والطاقة والبيئية. بحلول عام 2013 ، حققت Sharp رقما قياسيا بلغ 44.4 ٪.

قبل عامين من Sharp ، في عام 2011 ، أطلقت الشركة الأمريكية Solar Junction بالفعل بطاريات مماثلة ، ولكن بكفاءة بلغت 43.5٪ ، وكان حجم عناصرها 5 × 5 ملم ، وتم التركيز أيضًا على العدسات ، مع التركيز على ضوء الشمس 400 مرة. كانت الخلايا الشمسية ثلاثية الوصلات تعتمد على الجرمانيوم ، وقد خططت المجموعة لإنشاء خمس خلايا شمسية من ستة أو ستة الوصلات لالتقاط الطيف بشكل أفضل. البحث مستمر من قبل الشركة حتى يومنا هذا.

وبالتالي ، فإن البطاريات الشمسية ، المُصنَّعة بالتكثيف ، والتي ، كما نرى ، تُنتج في أوروبا وآسيا وأمريكا ، تتمتع بأعلى كفاءة قياسية. ولكن هذه البطاريات مصنوعة أساسًا لبناء محطات طاقة شمسية كبيرة الحجم ولإمداد طاقة المركبات الفضائية بكفاءة.

في الآونة الأخيرة ، تم تسجيل رقم قياسي في مجال الألواح الشمسية الاستهلاكية العادية ، والتي تتوفر لمعظم الذين يرغبون في توفيرها ، على سبيل المثال ، سقف المنزل.

في منتصف خريف عام 2015 ، قدمت شركة Ilona Mask SolarCity الألواح الشمسية الاستهلاكية الأكثر كفاءة ، والتي تتجاوز كفاءتها 22٪.

تم تأكيد هذا المؤشر من خلال القياسات التي أجراها مختبر مركز اختبار الطاقة المتجددة. يضع مصنع بوفالو بالفعل خطة إنتاج لكل يوم - من 9 إلى 10 آلاف لوحة شمسية ، لم يتم الإبلاغ عن خصائصها الدقيقة بعد. تخطط الشركة بالفعل لتزويد 200،000 منزل على الأقل ببطارياتها سنويًا.

والحقيقة هي أن العملية التكنولوجية المثلى سمحت للشركة بتخفيض تكلفة الإنتاج بشكل كبير ، مع زيادة الكفاءة بمعدل ضعفين مقارنةً بألواح الطاقة الشمسية الواسعة المستهلكة من السيليكون. المسك متأكد من أن لوحاته الشمسية هي الأكثر شعبية مع أصحاب المنازل في المستقبل القريب.

انظر أيضا في هذا الموضوع:5 ألواح شمسية غير عادية للمستقبل