Güneş pilleri ve modüllerinin verimliliği
Her yıl, enerji kıtlığı ve çevre kirliliği sorunları daha da kötüye gidiyor: fosil kaynaklar tükeniyor ve insanların elektrik tüketimi sürekli artıyor. Bu bağlamda, bilim adamlarının alternatif elektrik üretme yöntemleri geliştirmeye devam etmeleri hiç de şaşırtıcı değil.
Rüzgar, gelgitler, deniz dalgaları, yeryüzünün ısısı ve diğerleri gibi diğer temiz kaynaklarla birlikte önemini kaybetmez ve güneş enerjisi santralleri, geleneksel olarak fotovoltaik hücrelere dayalı pillerden yapılmıştır. Güneş pilleri için temel gereksinim, mümkün olan en yüksek verimlilik, güneş radyasyonunun elektriğe dönüştürülmesinde mümkün olan en yüksek verimliliktir.
Güneş pilleri ile ilgili yakalama, radyasyon akısının (Güneş'ten yayılan ve Dünya'ya ulaşan) atmosferin üst sınırında 1400 W / m2 bölgesinde belirli bir güce sahip olmasına rağmen, yine de Dünya'nın yüzeyine yakın bulutlu havalarda olmasıdır. Avrupa kıtasında sadece 100 W / m2 çıkıyor. ve hatta daha az.
Bir güneş pilinin, modülün, dizinin verimliliği - Bir güneş pilinin, modülün, pilin elektrik çıktısının, sırasıyla hücre, modül, pilin alan başına güneş enerjisi akı yoğunluğunun ürününe oranı.
Güneş enerjisi santralinin verimi — Üretilen elektrik enerjisinin aynı zaman aralığında alınan güneş enerjisine oranı, güneş enerjisi santrali alanının güneş ışınlarına normal bir düzlem üzerindeki izdüşümünü oluşturan yüzeye oranı. .
Günümüzde en popüler güneş panelleri, güneş ışınlarından %9 ila 24 verimlilikle elektrik elde etmeyi mümkün kılmaktadır. Böyle bir pilin ortalama fiyatı watt başına yaklaşık 2 avro iken, günümüzde fotovoltaik hücrelerden endüstriyel elektrik üretimi kWh başına 0,25 avroya mal oluyor. Bu arada, Avrupa Fotovoltaik Derneği, 2021 yılına kadar endüstriyel olarak üretilen "güneş" elektriğinin maliyetinin kWh başına 0,1 Euro'ya düşeceğini tahmin ediyor.
Dünyanın her yerinden bilim adamları, verimliliklerini artırmaya çalışıyorlar. fotoseller... Her yıl çeşitli enstitülerden, bilim adamlarının rekor verimlilikte güneş modülleri, yeni bir kimyasal bileşime dayalı güneş modülleri, daha verimli yoğunlaştırıcılara sahip güneş modülleri vb.
İlk yüksek verimli güneş pilleri, 2009 yılında Spectrolab tarafından halka gösterildi. Daha sonra hücrelerin verimliliği %41,6'ya ulaşırken, aynı zamanda 2011 yılında %39 verimlilikle güneş pillerinin endüstriyel üretiminin başladığı duyurulmuştur. uzay gemileri için %30,7 verimlilik.
2011 yılındaKaliforniya merkezli Solar Junction, 5,5 mm'ye 5,5 mm güneş pili ile %43,5'lik daha yüksek bir verimlilik elde ederek yakın zamanda Spectrolab tarafından belirlenen rekoru geride bıraktı. Çok katmanlı üç katmanlı elemanların, yapımı Enerji Bakanlığı'ndan kredi gerektiren bir fabrikada üretilmesi planlandı.
içeren Sun Simba güneş enerjisi sistemi optik yoğunlaştırıcıaydınlatmaya ve ışığın geliş açısına bağlı olarak %26 ile %30 arasında bir verimle, Kanadalı Morgan Solar firması tarafından 2012 yılında piyasaya sunulmuştur. Elementler galyum arsenit, germanyum ve pleksiglas içeriyordu.Bu gelişme, dul bir kadının geleneksel silikon güneş pillerinin verimliliğini artırmasına izin verdi.
4'e 4 mm boyutlarında, indiyum, galyum ve arsenit bazlı keskin üç katmanlı hücreler, %44,4'lük bir verimlilik gösterir. 2013'te gösterildiler. Ancak aynı yıl, Fransız şirketi Soitec, Berlin Center ile birlikte. Helmholtz ve Fraunhofer Güneş Enerjisi Sistemleri Enstitüsünden uzmanlar, bir Fresnel lens fotoselinin geliştirilmesini tamamladılar.
Verimliliği %44,7'dir. Ve bir yıl sonra, 2014'te Fraunhofer Enstitüsü, yine bir Fresnel lens elemanında %46'lık bir verimlilik elde etti. Güneş pili yapısı dört bağlantı içerir: indiyum galyum fosfat, galyum arsenit, galyum indiyum arsenit ve indiyum fosfat.
Hücrenin yaratıcıları, Fresnel lensler (her biri 16 cm2) ve ultra verimli alıcı fotoseller (her biri yalnızca 7 mm2) dahil olmak üzere 52 modülden oluşan pilin prensip olarak 230 güneş ışığını elektriğe çevirebileceğini iddia ediyor … .
Şu anda sahip olduğumuza en umut verici alternatif, analistler yakın gelecekte Güneş'in elektromanyetik radyasyonunun (sonuçta güneş ışığı) neden olduğu akımı düzeltme ilkesi üzerinde çalışan yaklaşık% 85 verimlilikle fotovoltaik hücrelerin yaratılmasını görüyorlar. birkaç nanometre büyüklüğünde küçük bir nanoanten üzerindeki yaklaşık 500 THz frekanslı elektromanyetik dalgadır.