Hiệu quả của pin mặt trời và mô-đun

Hàng năm, các vấn đề thiếu năng lượng và ô nhiễm môi trường ngày càng trở nên tồi tệ hơn: tài nguyên hóa thạch đang cạn kiệt và mức tiêu thụ điện của con người không ngừng tăng lên. Trong bối cảnh này, không có gì đáng ngạc nhiên khi các nhà khoa học tiếp tục cải thiện các phương pháp tạo điện thay thế.

Cùng với các nguồn sạch khác, chẳng hạn như gió, thủy triều, sóng biển, sức nóng của trái đất và các nguồn khác, không làm mất đi tầm quan trọng của chúng và nhà máy điện mặt trời, theo truyền thống được chế tạo từ pin dựa trên tế bào quang điện. Yêu cầu chính đối với pin mặt trời là hiệu suất cao nhất có thể, hiệu suất chuyển đổi bức xạ mặt trời thành điện năng cao nhất có thể.

Điểm hấp dẫn của pin mặt trời là mặc dù dòng bức xạ (bức xạ từ Mặt trời và đến Trái đất) có công suất riêng ở giới hạn trên của khí quyển trong vùng 1400 W / m2, tuy nhiên trong thời tiết nhiều mây gần bề mặt Trái đất trên lục địa châu Âu hóa ra chỉ 100 W / m2. và thậm chí ít hơn.

Hiệu quả của pin mặt trời, mô-đun, mảng — Tỷ lệ giữa sản lượng điện của pin mặt trời, mô-đun, pin với tích của mật độ dòng năng lượng mặt trời trên mỗi diện tích tương ứng của tế bào, mô-đun, pin.

Hiệu suất của nhà máy điện mặt trời — Tỷ lệ giữa năng lượng điện được tạo ra với năng lượng mặt trời nhận được trong cùng một khoảng thời gian đối với bề mặt, tạo thành hình chiếu của diện tích nhà máy điện mặt trời trên một mặt phẳng vuông góc với tia nắng mặt trời .

Các tấm pin mặt trời phổ biến nhất hiện nay có thể chiết xuất điện từ các tia nắng mặt trời với hiệu suất từ ​​9 đến 24%. Giá trung bình của một loại pin như vậy là khoảng 2 euro mỗi watt, trong khi sản xuất điện công nghiệp từ tế bào quang điện ngày nay có giá 0,25 euro mỗi kWh. Trong khi đó, Hiệp hội quang điện châu Âu dự đoán rằng vào năm 2021, chi phí điện "mặt trời" được sản xuất công nghiệp sẽ giảm xuống còn 0,1 € cho mỗi kWh.

Các nhà khoa học từ khắp nơi trên thế giới đang cố gắng cải thiện hiệu quả của họ tế bào quang điện… Hàng năm đều có tin tức từ các viện nghiên cứu khác nhau, trong đó các nhà khoa học hết lần này đến lần khác cố gắng tạo ra các mô-đun năng lượng mặt trời với hiệu suất kỷ lục, mô-đun năng lượng mặt trời dựa trên thành phần hóa học mới, mô-đun năng lượng mặt trời với bộ tập trung hiệu quả hơn, v.v.

Các tế bào năng lượng mặt trời hiệu suất cao đầu tiên đã được trình diễn công khai vào năm 2009 bởi Spectrolab. Sau đó, hiệu suất của các tế bào đạt 41,6%, đồng thời bắt đầu sản xuất công nghiệp pin mặt trời với hiệu suất 39% đã được công bố vào năm 2011. Do đó, vào năm 2016, Spectrolab đã bắt đầu sản xuất các tấm pin mặt trời với hiệu quả của 30, 7% cho tàu vũ trụ.

Trong năm 2011Solar Junction có trụ sở tại California đã đạt được hiệu suất cao hơn nữa là 43,5% với pin mặt trời 5,5 mm x 5,5 mm, vượt qua kỷ lục do Spectrolab thiết lập gần đây. Các yếu tố ba tầng nhiều lớp đã được lên kế hoạch sản xuất tại một nhà máy, việc xây dựng cần có khoản vay từ Bộ Năng lượng.

Hệ mặt trời Sun Simba bao gồm bộ tập trung quang họcvà với hiệu suất từ ​​26 đến 30%, tùy thuộc vào độ chiếu sáng và góc tới của ánh sáng, đã được trình bày vào năm 2012 bởi công ty Canada Morgan Solar. Các nguyên tố bao gồm gali arsenua, germanium và plexiglass.Sự phát triển này cho phép một góa phụ tăng hiệu quả của pin mặt trời silicon truyền thống.

Các tế bào ba lớp sắc nét dựa trên indi, gali và arsenua, có kích thước 4 x 4 mm, cho thấy hiệu suất 44,4%. Chúng đã được trình diễn vào năm 2013. Nhưng trong cùng năm đó, công ty Pháp Soitec, cùng với Trung tâm Berlin. Helmholtz và các chuyên gia từ Viện Hệ thống Năng lượng Mặt trời Fraunhofer đã hoàn thành việc phát triển tế bào quang điện thấu kính Fresnel.

Hiệu quả của nó là 44,7%. Và một năm sau, vào năm 2014, Viện Fraunhofer đã thu được hiệu suất 46%, một lần nữa trên thấu kính Fresnel. Cấu trúc pin mặt trời chứa bốn mối nối: indium gallium phosphate, gallium arsenide, gallium indium arsenide và indium phosphate.

Những người tạo ra tế bào tuyên bố rằng pin, bao gồm 52 mô-đun, bao gồm thấu kính Fresnel (16 cm vuông mỗi cái) và các tế bào quang điện nhận cực kỳ hiệu quả (chỉ 7 mm vuông mỗi cái), về nguyên tắc, có thể chuyển đổi 230 mặt trời ánh sáng thành điện … .

Các nhà phân tích nhìn thấy giải pháp thay thế hứa hẹn nhất cho những gì chúng ta có hiện nay là việc tạo ra các tế bào quang điện với hiệu suất khoảng 85% trong tương lai gần, hoạt động trên nguyên tắc điều chỉnh dòng điện do bức xạ điện từ của Mặt trời gây ra (suy cho cùng là ánh sáng mặt trời là sóng điện từ có tần số khoảng 500 THz) trên một ăng-ten nano nhỏ có kích thước vài nanomet.