Αποτελεσματικότητα ηλιακών πάνελ

Ο κάτοχος ρεκόρ για την αποτελεσματικότητα μεταξύ των ηλιακών συλλεκτών, ένας από τους τρόπους που διατίθενται στην αγορά σήμερα, είναι οι ηλιακοί συλλέκτες που βασίζονται σε πολυστρωματικά ηλιακά κύτταρα που αναπτύχθηκαν από το Ινστιτούτο Ηλιακών Συστημάτων της Fraunhofer Society στη Γερμανία. Από το 2005, η Soitec ασχολείται με την εμπορική εφαρμογή τους.

Το μέγεθος των ίδιων των φωτοκύτταρων δεν υπερβαίνει τα 4 χιλιοστά και η εστίαση του ηλιακού φωτός τους επιτυγχάνεται με τη χρήση βοηθητικών φακών συγκέντρωσης, χάρη στις οποίες το κορεσμένο ηλιακό φως μετατρέπεται σε ηλεκτρισμό με απόδοση που φθάνει το 47%.

Η μπαταρία περιέχει τέσσερις συνδέσμους pn έτσι ώστε τέσσερις διαφορετικοί σύνδεσμοι φωτοκύτταρου να μπορούν να δέχονται αποδοτικά και να μετατρέπουν την ακτινοβολία με ένα συγκεκριμένο μήκος κύματος από το ηλιακό φως συγκεντρωμένο 297,3 φορές στην περιοχή μήκους κύματος από υπέρυθρο έως υπεριώδες.

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον Frank Dimirot, αρχικά ανέλαβαν να καλλιεργήσουν ένα πολυστρωματικό κρύσταλλο και βρήκαν μια λύση - έκαψαν τα υποστρώματα για καλλιέργεια και ως εκ τούτου αποκτήθηκε ένας κρύσταλλος με διάφορα στρώματα ημιαγωγών, με τέσσερα φωτοηλεκτρικά υποκυττάρια.

Η διαδικασία ανάπτυξης έχει αποδειχθεί πιο περίπλοκη από ό, τι συμβαίνει στην παραδοσιακή παραγωγή μπαταριών πυριτίου, αλλά η απόδοση των νέων μπαταριών έχει διπλασιαστεί. Επιπλέον, το κόστος δημιουργίας ενός συστήματος με κόμβο είναι χαμηλότερο από ό, τι κατά τη δημιουργία συμβατικά ηλιακά πάνελ.

Τα ηλιακά κύτταρα πολλαπλών στρωμάτων έχουν χρησιμοποιηθεί από καιρό σε διαστημικά οχήματα, αλλά τώρα οι ηλιακοί σταθμοί έχουν ήδη δρομολογηθεί στη βάση τους σε 18 χώρες. Αυτό γίνεται με τη βελτίωση και τη μείωση του κόστους της τεχνολογίας. Ως αποτέλεσμα, ο αριθμός των χωρών που διαθέτουν νέους ηλιακούς σταθμούς θα αυξηθεί και υπάρχει μια τάση ανταγωνισμού στην αγορά βιομηχανικών ηλιακών συλλεκτών.

Στη δεύτερη θέση είναι οι ηλιακοί συλλέκτες που βασίζονται σε ηλιακά κύτταρα Sharp των τριών στρωμάτων, η απόδοση των οποίων φθάνει το 44,4%. Το φωσίδιο του ινδίου γαλλίου είναι το πρώτο στρώμα του φωτοκύτταρου, το αρσενικό του γαλλίου είναι το δεύτερο, το αρσενικό γάλλιο του ινδίου είναι το τρίτο στρώμα. Τα τρία στρώματα διαχωρίζονται από ένα διηλεκτρικό, το οποίο χρησιμεύει για την επίτευξη της επίδρασης σήραγγας.

Η συγκέντρωση φωτός στο φωτοκύτταρο επιτυγχάνεται χάρη στον φακό Fresnel, όπως και στους Γερμανούς κατασκευαστές, το φως του ήλιου συμπυκνώνεται 302 φορές και μετατρέπεται από φωτοκύτταρο ημιαγωγών τριών στρώσεων.

Η έρευνα για την ανάπτυξη αυτής της τεχνολογίας διεξάγεται συνεχώς από την Sharp από το 2003 με την υποστήριξη της NEDO, ιαπωνικής οργάνωσης δημόσιας διοίκησης που προωθεί την έρευνα και την ανάπτυξη καθώς και τη διάδοση βιομηχανικών, ενεργειακών και περιβαλλοντικών τεχνολογιών. Έως το 2013, η Sharp πέτυχε ρεκόρ 44,4%.

Δύο χρόνια πριν από την Sharp, το 2011, η αμερικανική εταιρεία Solar Junction είχε ήδη εκδώσει παρόμοιες μπαταρίες, αλλά με απόδοση 43,5%, στοιχεία μεγέθους 5 έως 5 χιλιοστών, ενώ εστίασαν και οι φακοί, συγκεντρώνοντας το φως του ήλιου 400 φορές. Τα ηλιακά κύτταρα ήταν τριών διασταυρώσεων με βάση το γερμάνιο και η ομάδα σχεδίαζε ακόμη να δημιουργήσει ηλιακά κύτταρα πέντε και έξι διασταυρώσεων για καλύτερη καταγραφή του φάσματος. Η έρευνα συνεχίζεται από την εταιρεία.

Έτσι, οι ηλιακές μπαταρίες που παράγονται σε συνδυασμό με συγκεντρωτές, οι οποίες, όπως βλέπουμε, παράγονται στην Ευρώπη, την Ασία και την Αμερική, έχουν την υψηλότερη αποδοτικότητα ρεκόρ. Αλλά αυτές οι μπαταρίες κατασκευάζονται κυρίως για την κατασκευή μεγάλης κλίμακας επίγειων ηλιακών σταθμών και για την αποτελεσματική τροφοδοσία των διαστημικών σκαφών.

Πρόσφατα έχει καθοριστεί ένα ρεκόρ στον τομέα των συνηθισμένων ηλιακών συλλεκτών για καταναλωτές, οι οποίοι είναι διαθέσιμοι για τους περισσότερους που θέλουν να τους προμηθεύσουν, για παράδειγμα, η οροφή ενός σπιτιού.

Στα μέσα του φθινοπώρου του 2015, η εταιρεία Ilona Mask SolarCity εισήγαγε τα πιο αποδοτικά καταναλωτικά ηλιακά πάνελ, η απόδοση των οποίων υπερβαίνει το 22%.

Ο δείκτης αυτός επιβεβαιώθηκε με μετρήσεις που έγιναν από το εργαστήριο του Κέντρου δοκιμών ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Το εργοστάσιο Buffalo θέτει ήδη ένα σχέδιο παραγωγής για κάθε μέρα - από 9 έως 10 χιλιάδες ηλιακούς συλλέκτες, τα ακριβή χαρακτηριστικά των οποίων δεν έχουν ακόμη αναφερθεί. Η εταιρεία σχεδιάζει ήδη να εφοδιάζει τουλάχιστον 200.000 κατοικίες με τις μπαταρίες της ετησίως.

Το γεγονός είναι ότι η βελτιστοποιημένη τεχνολογική διαδικασία επέτρεψε στην εταιρεία να μειώσει σημαντικά το κόστος παραγωγής, ενώ ταυτόχρονα αύξησε την αποδοτικότητά της κατά 2 φορές σε σύγκριση με τα ευρέως διαδεδομένα ηλιακά πάνελ πυριτίου καταναλωτών. Το Musk είναι βέβαιο ότι τα ηλιακά πάνελ του θα είναι τα πιο δημοφιλή στους ιδιοκτήτες σπιτιού στο εγγύς μέλλον.

Δείτε επίσης σχετικά με αυτό το θέμα:5 ασυνήθιστα ηλιακά πάνελ του μέλλοντος