Koncentrująca się na dachach fotowoltaika wygrywa z krzemem w testach zewnętrznych

& quot;Ogniwa słoneczne były drogie, ale teraz'stają się naprawdę tanie," powiedział Chris Giebink, Charles K. Etner, adiunkt inżynierii elektrycznej w stanie Penn."W rezultacie ogniwo słoneczne nie stanowi już dominującego kosztu wytwarzanej energii. Większość kosztów w coraz większym stopniu leży we wszystkim innym – falowniku, robociźnie instalacyjnej, opłatach za zezwolenia itp. – wszystkim rzeczom, które zwykliśmy zaniedbywać.&cyt;

Ten zmieniający się krajobraz gospodarczy położył nacisk na wysoką wydajność. W przeciwieństwie do krzemowych paneli słonecznych, które obecnie dominują na rynku z wydajnością od 15 do 20 procent, fotowoltaika skupiająca światło słoneczne skupia światło słoneczne na mniejszych, ale znacznie bardziej wydajnych ogniwach słonecznych, takich jak te stosowane w satelitach, co pozwala uzyskać ogólną wydajność od 35 do 40 procent. Obecne systemy CPV są duże – wielkości billboardów – i muszą się obracać, aby śledzić słońce w ciągu dnia. Systemy te dobrze sprawdzają się na otwartych polach z dużą ilością miejsca i dużą ilością bezpośredniego nasłonecznienia.

& quot;To, co' staramy się zrobić, to stworzyć wysokowydajny system CPV w kształcie tradycyjnego krzemowego panelu słonecznego," powiedział Giebink.

Aby to zrobić, naukowcy umieścili maleńkie wielozłączowe ogniwa słoneczne, około pół milimetra kwadratowego, w tafli szkła, która przesuwa się między parą plastikowych matryc soczewek. Cały układ ma grubość około dwóch centymetrów, a śledzenie odbywa się poprzez przesuwanie arkusza ogniw słonecznych poprzecznie pomiędzy układ soczewek, podczas gdy panel pozostaje zamocowany na dachu. Cały dzień śledzenia' wymaga około jednego centymetra ruchu, co jest praktycznie niezauważalne.

& quot;Naszym celem w tych ostatnich eksperymentach było zademonstrowanie technicznej wykonalności takiego systemu," powiedział Giebink."Złożyliśmy prototyp z pojedynczą mikrokomórką i parą soczewek, które skupiały światło słoneczne ponad 600 razy, wynieśliśmy go na zewnątrz i automatycznie śledził słońce w ciągu całego dnia.&cyt;

Ponieważ zespół musiał dokładnie wiedzieć, ile bezpośredniego i rozproszonego światła słonecznego było podczas testu, ulokowali się w Centrum Badań Rolniczych Russella E. Larsona w stanie Penn, gdzie znajduje się miejsce monitorowania promieniowania powierzchniowego National Oceanic and Atmospheric Administration. Absolwenci Jared Price i Alex Grede pracowali razem z badaczem podoktoranckim Baominem Wangiem, aby przetestować system w ciągu dwóch słonecznych dni od świtu do zmierzchu, tuż obok komercyjnego krzemowego ogniwa słonecznego.

Naukowcy informują wNature Energy, że system CPV osiągnął 30-procentową sprawność, w przeciwieństwie do 17-procentowej sprawności ogniwa krzemowego. W sumie przez cały dzień system CPV wyprodukował o 54 procent więcej energii niż krzem i mógłby osiągnąć 73 procent, gdyby uniknięto nagrzewania się mikroogniw przez intensywne światło słoneczne.

Według Giebinka ta wbudowana technologia śledzenia CPV byłaby idealna w miejscach o dużym nasłonecznieniu, takich jak południowo-zachodnie Stany Zjednoczone czy Australia.

Giebink zauważa, że ​​wciąż stoją duże wyzwania związane ze skalowaniem systemu na większe obszary i udowodnieniem, że może on niezawodnie działać w dłuższej perspektywie, ale pozostaje optymistą.

& quot;Przy odpowiedniej inżynierii' patrzymy na skokową zmianę wydajności, która może być użyteczna w zastosowaniach, od dachów po pojazdy elektryczne - naprawdę wszędzie' ważne, aby generować dużo energii słonecznej z ograniczonego obszaru.&cyt;