Účinnost solárních článků a modulů
Problémy s nedostatkem energie a znečištěním životního prostředí jsou každým rokem horší a horší: fosilní zdroje se vyčerpávají a lidská spotřeba elektřiny neustále roste. V této souvislosti není vůbec překvapivé, že vědci pokračují ve zdokonalování alternativních metod výroby elektřiny.
Spolu s dalšími čistými zdroji, jako je vítr, příliv a odliv, mořské vlny, teplo země a další, neztrácejí na významu a solární elektrárny, tradičně postavené z baterií na bázi fotovoltaických článků. Hlavním požadavkem na solární články je co nejvyšší účinnost, co nejvyšší účinnost přeměny slunečního záření na elektřinu.
Háček solárních článků je v tom, že ačkoli tok záření (vyzařující ze Slunce a dopadající na Zemi) má měrný výkon na horní hranici atmosféry v oblasti 1400 W/m2, přesto za oblačného počasí v blízkosti zemského povrchu na na evropském kontinentu vychází pouze 100 W / m2. a ještě méně.
Účinnost solárního článku, modulu, pole — Poměr elektrického výkonu solárního článku, modulu, baterie k součinu hustoty toku sluneční energie na plochu, v daném pořadí, článku, modulu, baterie.
Účinnost solární elektrárny — Poměr vyrobené elektrické energie ke sluneční energii přijaté během stejného časového intervalu k povrchu, což představuje projekci plochy solární elektrárny na rovinu kolmou na sluneční paprsky. .
Nejoblíbenější solární panely současnosti umožňují získávat elektřinu ze slunečních paprsků s účinností 9 až 24 %. Průměrná cena takové baterie je asi 2 eura za watt, zatímco průmyslová výroba elektřiny z fotovoltaických článků dnes stojí 0,25 eura za kWh. Mezitím Evropská fotovoltaická asociace předpovídá, že do roku 2021 náklady na průmyslově vyráběnou „solární“ elektřinu klesnou na 0,1 eura za kWh.
Vědci z celého světa se snaží zlepšit efektivitu té jejich fotobuňky… Každoročně přicházejí novinky z různých ústavů, kde se vědcům znovu a znovu daří vytvářet solární moduly s rekordní účinností, solární moduly na bázi nového chemického složení, solární moduly s účinnějšími koncentrátory atd.
První vysoce účinné solární články byly veřejně předvedeny v roce 2009 společností Spectrolab. Poté účinnost článků dosáhla 41,6 %, přičemž zároveň byl v roce 2011 oznámen začátek průmyslové výroby solárních článků s účinností 39 %. Díky tomu v roce 2016 Spectrolab zahájil výrobu solárních panelů s účinnost 30,7 % pro kosmické lodě.
V roce 2011Kalifornská společnost Solar Junction dosáhla ještě vyšší účinnosti 43,5 % se solárním článkem 5,5 mm x 5,5 mm, čímž překonala rekord, který nedávno stanovila společnost Spectrolab. Vícevrstvé třívrstvé prvky se měly vyrábět v závodě, jehož výstavba si vyžádala půjčku od ministerstva energetiky.
Sluneční soustava Sun Simba, která zahrnuje optický koncentrátora s účinností 26 až 30 % v závislosti na osvětlení a úhlu dopadu světla představila v roce 2012 kanadská společnost Morgan Solar. Prvky zahrnovaly arsenid galia, germanium a plexisklo.Tento vývoj umožnil vdově zvýšit účinnost tradičních křemíkových solárních článků.
Ostré třívrstvé články na bázi india, galia a arsenidu o rozměrech 4 x 4 mm vykazují účinnost 44,4 %. Ty byly předvedeny v roce 2013. Ale ve stejném roce francouzská společnost Soitec spolu s Berlínským centrem. Helmholtz a specialisté z Fraunhoferova institutu pro solární energetické systémy dokončili vývoj fotobuňky Fresnelovy čočky.
Jeho účinnost je 44,7 %. A o rok později, v roce 2014, dosáhl Fraunhoferův institut účinnost 46 %, opět na prvku Fresnelovy čočky. Struktura solárního článku obsahuje čtyři spoje: fosforečnan indium-gallium, arsenid gallia, arsenid gallium a fosforečnan indium.
Tvůrci článku tvrdí, že baterie skládající se z 52 modulů, včetně Fresnelových čoček (každá 16 cm2) a ultraúčinných přijímacích fotobuněk (každá pouze 7 mm2) dokáže v principu přeměnit 230 slunečních paprsků na elektřinu… .
Jako nejslibnější alternativu toho, co máme nyní, vidí analytici v blízké budoucnosti vznik fotovoltaických článků s účinností kolem 85 %, pracujících na principu korekce proudu způsobeného elektromagnetickým zářením Slunce (koneckonců slunečním zářením je elektromagnetické vlnění o frekvenci asi 500 THz) na malé nanoanténě o velikosti několika nanometrů.