יעילות של תאים ומודולים סולאריים
מדי שנה, הבעיות של מחסור באנרגיה וזיהום סביבתי הולכות ומחמירות: משאבי המאובנים הולכים ומתרוקנים, וצריכת החשמל האנושית גדלה ללא הרף. בהקשר זה, אין זה מפתיע כלל שמדענים ממשיכים לשפר שיטות חלופיות לייצור חשמל.
יחד עם מקורות נקיים אחרים, כגון רוח, גאות ושפל, גלי ים, חום כדור הארץ ואחרים, אינם מאבדים מחשיבותם. תחנות כוח סולאריות, בנוי באופן מסורתי מסוללות המבוססות על תאים פוטו-וולטאיים. הדרישה העיקרית לתאים סולאריים היא היעילות הגבוהה ביותר האפשרית, היעילות הגבוהה ביותר האפשרית של המרת קרינת השמש לחשמל.
המלכוד עם תאים סולאריים הוא שלמרות שלשטף הקרינה (המקרין מהשמש ומגיע לכדור הארץ) יש הספק ספציפי בגבול העליון של האטמוספירה באזור של 1400 W/m2, בכל זאת במזג אוויר מעונן ליד פני כדור הארץ ביבשת אירופה מסתבר רק 100 ואט / מ"ר. ואפילו פחות.
יעילות של תא סולארי, מודול, מערך - היחס בין התפוקה החשמלית של תא סולארי, מודול, סוללה לתוצר של צפיפות שטף האנרגיה הסולארית לכל שטח, בהתאמה, של התא, המודול, הסוללה.
יעילות תחנת הכוח הסולארית - היחס בין האנרגיה החשמלית הנוצרת לאנרגיה הסולארית המתקבלת באותו מרווח זמן לפני השטח, המהווה את הקרנת שטח תחנת הכוח הסולארית במישור נורמלי לקרני השמש. .
הפאנלים הסולאריים הפופולריים ביותר כיום מאפשרים להפיק חשמל מקרני השמש ביעילות של 9 עד 24%. המחיר הממוצע של סוללה כזו הוא כ-2 יורו לוואט, בעוד ייצור תעשייתי של חשמל מתאי פוטו עולה היום 0.25 יורו לקוט"ש. בינתיים, איגוד הפוטו-וולטאים האירופי צופה שעד 2021 עלות החשמל "סולארי" המיוצר באופן תעשייתי תרד ל-0.1 אירו לקוט"ש.
מדענים מכל העולם מנסים לשפר את היעילות שלהם תאי צילום... מדי שנה יש חדשות ממכונים שונים, שבהם שוב ושוב מצליחים מדענים ליצור מודולים סולאריים ביעילות שיא, מודולים סולאריים המבוססים על הרכב כימי חדש, מודולים סולאריים עם רכזים יעילים יותר וכו'.
התאים הסולאריים הראשונים בעלי יעילות גבוהה הוצגו בפומבי בשנת 2009 על ידי Spectrolab. אז הגיעה יעילות התאים ל-41.6%, כשבמקביל הוכרזה תחילת הייצור התעשייתי של תאים סולאריים ביעילות של 39% בשנת 2011. כתוצאה מכך, בשנת 2016 החלה ספקטרולב בייצור פאנלים סולאריים עם יעילות של 30, 7% עבור חלליות.
ב 2011Solar Junction, שבסיסה בקליפורניה, השיגה יעילות גבוהה עוד יותר של 43.5% עם תא סולארי בגודל 5.5 מ"מ על 5.5 מ"מ, על פני השיא שנקבע לאחרונה על ידי Spectrolab. האלמנטים הרב-שכבתיים התלת-שכבתיים תוכננו להיות מיוצרים במפעל שהקמתו הצריכה הלוואה ממשרד האנרגיה.
מערכת סולארית Sun Simba הכוללת רכז אופטיוביעילות של 26 עד 30%, בהתאם לתאורה וזווית כניסת האור, הוצגה ב-2012 על ידי חברת Morgan Solar הקנדית. היסודות כללו גליום ארסניד, גרמניום ופרספקס.פיתוח זה אפשר לאלמנה להגביר את היעילות של תאים סולאריים מסורתיים מסיליקון.
תאים תלת שכבתיים חדים המבוססים על אינדיום, גליום וארסניד, בגודל 4 על 4 מ"מ, מציגים יעילות של 44.4%. הם הוצגו בשנת 2013. אבל באותה שנה, חברת Soitec הצרפתית, יחד עם מרכז ברלין. הלמהולץ ומומחים ממכון פראונהופר למערכות אנרגיה סולארית השלימו את הפיתוח של תא צילום של עדשת פרנל.
היעילות שלו היא 44.7%. ושנה לאחר מכן, ב-2014, מכון פראונהופר השיג יעילות של 46%, שוב על אלמנט עדשת Fresnel. מבנה התא הסולארי מכיל ארבעה צמתים: אינדיום גליום פוספט, גליום ארסניד, גליום אינדיום ארסניד ואינדיום פוספט.
יוצרי התא טוענים כי הסוללה, המורכבת מ-52 מודולים, כולל עדשות Fresnel (16 ס"מ כל אחת) ותאי קליטה יעילים במיוחד (רק 7 מ"ר כל אחד) יכולה, באופן עקרוני, להמיר 230 שמשות של אור לחשמל... .
האלטרנטיבה המבטיחה ביותר למה שיש לנו כעת, אנליסטים רואים את יצירתם בעתיד הקרוב של תאים פוטו-וולטאיים ביעילות של כ-85%, עובדים על העיקרון של תיקון הזרם הנגרם על ידי הקרינה האלקטרומגנטית של השמש (אחרי הכל, אור השמש). הוא גל אלקטרומגנטי בתדר של כ-500 THz) על ננואנטנה קטנה בגודל של כמה ננומטרים.