Kecekapan sel suria dan modul

Setiap tahun, masalah kekurangan tenaga dan pencemaran alam sekitar semakin memburuk: sumber fosil semakin berkurangan, dan penggunaan elektrik manusia sentiasa berkembang. Dalam konteks ini, sama sekali tidak menghairankan bahawa saintis terus menambah baik kaedah alternatif penjanaan elektrik.

Bersama dengan sumber bersih yang lain, seperti angin, pasang surut, ombak laut, panas bumi dan lain-lain, tidak kehilangan kepentingannya dan loji tenaga solar, dibina secara tradisional daripada bateri berasaskan sel fotovoltaik. Keperluan utama untuk sel solar adalah kecekapan tertinggi yang mungkin, kecekapan tertinggi yang mungkin untuk penukaran sinaran suria kepada elektrik.

Tangkapan dengan sel suria ialah walaupun fluks sinaran (terpancar dari Matahari dan sampai ke Bumi) mempunyai kuasa tertentu pada had atas atmosfera di kawasan 1400 W / m2, namun dalam cuaca mendung berhampiran permukaan Bumi pada benua Eropah ternyata hanya 100 W / sq.m. dan lebih kurang.

Kecekapan sel suria, modul, tatasusunan — Nisbah output elektrik sel suria, modul, bateri kepada hasil ketumpatan fluks tenaga suria bagi setiap kawasan, masing-masing, sel, modul, bateri.

Kecekapan loji tenaga suria — Nisbah tenaga elektrik yang dijana kepada tenaga suria yang diterima dalam selang masa yang sama ke permukaan, yang membentuk unjuran kawasan loji tenaga suria pada satah normal kepada sinaran matahari .

Panel solar yang paling popular hari ini memungkinkan untuk mengekstrak elektrik daripada sinaran matahari dengan kecekapan 9 hingga 24%. Harga purata bateri sedemikian adalah kira-kira 2 euro per watt, manakala pengeluaran perindustrian elektrik daripada sel fotovoltaik hari ini berharga 0.25 euro per kWj. Sementara itu, Persatuan Fotovoltaik Eropah meramalkan bahawa menjelang 2021 kos elektrik "solar" yang dijana secara industri akan turun kepada €0.1 per kWj.

Para saintis dari seluruh dunia cuba meningkatkan kecekapan mereka fotosel… Setiap tahun terdapat berita dari pelbagai institut, di mana lagi dan lagi saintis berjaya mencipta modul solar dengan kecekapan rekod, modul solar berdasarkan komposisi kimia baharu, modul solar dengan penumpu yang lebih cekap, dsb.

Sel suria berkecekapan tinggi pertama telah ditunjukkan secara terbuka pada tahun 2009 oleh Spectrolab. Kemudian kecekapan sel mencapai 41.6%, manakala pada masa yang sama permulaan pengeluaran industri sel solar dengan kecekapan 39% diumumkan pada tahun 2011. Hasilnya, pada tahun 2016 Spectrolab memulakan pengeluaran panel solar dengan kecekapan 30, 7% untuk kapal angkasa.

Pada 2011Solar Junction yang berpangkalan di California mencapai kecekapan yang lebih tinggi iaitu 43.5% dengan sel suria 5.5mm x 5.5mm, mengatasi rekod baru-baru ini yang ditetapkan oleh Spectrolab. Elemen tiga peringkat berbilang lapisan itu dirancang untuk dikilangkan di sebuah kilang, yang pembinaannya memerlukan pinjaman daripada Kementerian Tenaga.

Sistem suria Sun Simba yang merangkumi penumpu optikdan dengan kecekapan 26 hingga 30%, bergantung pada pencahayaan dan sudut kejadian cahaya, telah dibentangkan pada tahun 2012 oleh syarikat Kanada Morgan Solar. Unsur-unsur tersebut termasuk gallium arsenide, germanium dan plexiglass. Perkembangan ini membolehkan seorang janda meningkatkan kecekapan sel suria silikon tradisional.

Sel trilayer tajam berdasarkan indium, galium dan arsenida, berukuran 4 kali 4 mm, menunjukkan kecekapan 44.4%. Mereka telah ditunjukkan pada tahun 2013. Tetapi pada tahun yang sama, syarikat Perancis Soitec, bersama-sama dengan Pusat Berlin. Helmholtz dan pakar dari Institut Fraunhofer untuk Sistem Tenaga Suria telah menyelesaikan pembangunan fotosel kanta Fresnel.

Kecekapannya ialah 44.7%. Dan setahun kemudian, pada tahun 2014, Institut Fraunhofer memperoleh kecekapan sebanyak 46%, sekali lagi pada elemen kanta Fresnel. Struktur sel suria mengandungi empat persimpangan: indium gallium phosphate, gallium arsenide, gallium indium arsenide dan indium phosphate.

Pencipta sel mendakwa bahawa bateri, yang terdiri daripada 52 modul, termasuk kanta Fresnel (16 cm persegi setiap satu) dan fotosel penerima ultra-cekap (hanya 7 mm persegi setiap satu) boleh, pada dasarnya, menukar 230 matahari cahaya kepada elektrik … .

Alternatif yang paling menjanjikan untuk apa yang kita ada sekarang, penganalisis melihat penciptaan dalam masa terdekat sel fotovoltaik dengan kecekapan kira-kira 85%, bekerja pada prinsip membetulkan arus yang disebabkan oleh sinaran elektromagnet Matahari (lagipun, cahaya matahari). ialah gelombang elektromagnet dengan frekuensi kira-kira 500 THz) pada antena nano kecil dengan saiz beberapa nanometer.