Фотовольтаїка для концентрації на даху виграє більше кремнію в тестуванні на відкритому повітрі

& quot;Раніше сонячні батареї були дорогими, але тепер вони'стають дійсно дешевими," сказав Кріс Гібінк, Чарльз К. Етнер, асистент професора електротехніки, штат Пенсильвания."У результаті сонячний елемент більше не є домінуючою вартістю енергії, яку він виробляє. Більшість витрат дедалі більше припадає на все інше – інвертор, монтажні роботи, плата за дозвіл тощо – усе те, чим ми раніше нехтували."

Цей мінливий економічний ландшафт поставив перевагу високій ефективності. На відміну від кремнієвих сонячних панелей, які в даний час домінують на ринку з ефективністю від 15 до 20 відсотків, концентрація фотовольтаїки фокусує сонячне світло на менші, але набагато ефективніші сонячні батареї, такі як ті, що використовуються на супутниках, щоб забезпечити загальну ефективність від 35 до 40 відсотків. Сучасні системи CPV великі – розміром з рекламні щити – і мають обертатися, щоб відстежувати сонце протягом дня. Ці системи добре працюють у відкритих полях з великою кількістю простору та великою кількістю прямих сонячних променів.

& quot;Те, що ми' намагаємося зробити, це створити високоефективну систему CPV у форм-факторі традиційної кремнієвої сонячної панелі," — сказав Гібінк.

Для цього дослідники вбудували крихітні багатоперехідні сонячні батареї, площею приблизно півміліметра квадратного, в аркуш скла, який ковзає між парою пластикових лінз. Вся композиція має товщину близько двох сантиметрів, а відстеження здійснюється шляхом просування аркуша сонячних батарей збоку між масивом лінз, а панель залишається закріпленою на даху. Цілий день'відстеження вимагає приблизно одного сантиметра руху, що практично непомітно.

& quot;Нашою метою в цих останніх експериментах було продемонструвати технічну можливість такої системи," — сказав Гібінк."Ми зібрали прототип з одним мікроелементом і парою лінз, які концентрували сонячне світло більше 600 разів, винесли його на вулицю і автоматично відстежували сонце протягом цілого дня."

Оскільки команді потрібно було точно знати, скільки прямого і розсіяного сонячного світла було під час тесту, вони створили в Центрі сільськогосподарських досліджень Рассела Е. Ларсона в штаті Пенсильванія, де є сайт моніторингу радіації поверхні Національного управління океанічних і атмосферних досліджень. Аспіранти Джаред Прайс і Алекс Гред працювали разом із докторантом Баоміном Вангом, щоб випробувати систему протягом двох сонячних днів від світанку до заходу прямо поруч із комерційною кремнієвою сонячною батареєю.

Дослідники повідомляють в Nature Energy, що ефективність системи CPV досягла 30 відсотків, на відміну від 17 відсотків кремнієвої комірки. За весь день система CPV виробляла на 54 відсотки більше енергії, ніж кремнієва, і могла б досягти 73 відсотків, якби уникати нагрівання мікроелементів від інтенсивного сонячного світла.

За словами Гібінка, ця вбудована технологія відстеження CPV ідеально підходить для місць з великою кількістю прямих сонячних променів, таких як південний захід США або Австралія.

Гібінк зазначає, що попереду ще очікують серйозні проблеми, пов’язані з масштабуванням системи до більших територій і доказом того, що вона може працювати надійно в довгостроковій перспективі, але він залишається оптимістичним.

& quot;Завдяки правильному розробці ми'дивимось на поетапну зміну ефективності, яка може бути корисною в застосуванні, починаючи від дахів і закінчуючи електричними транспортними засобами – насправді де б це's Важливо виробляти багато сонячної енергії на обмеженій території."