Saules bateriju un moduļu efektivitāte
Ar katru gadu enerģijas trūkuma un vides piesārņojuma problēmas kļūst arvien sliktākas: fosilie resursi tiek izsmelti, un cilvēku elektroenerģijas patēriņš nepārtraukti pieaug. Šajā kontekstā nav pārsteidzoši, ka zinātnieki turpina uzlabot alternatīvas elektroenerģijas ražošanas metodes.
Līdzās citiem tīriem avotiem, piemēram, vējam, plūdmaiņām, jūras viļņiem, zemes karstumam un citiem, nezaudē savu nozīmi un saules elektrostacijas, tradicionāli izgatavots no baterijām, kuru pamatā ir fotoelementi. Galvenā prasība saules baterijām ir augstākā iespējamā efektivitāte, pēc iespējas lielāka saules starojuma pārvēršanas elektrībā efektivitāte.
Saules elementu āķis ir tāds, ka, lai gan starojuma plūsmai (izstaro no Saules un sasniedz Zemi) ir īpatnējā jauda pie atmosfēras augšējās robežas aptuveni 1400 W/m2, tomēr mākoņainā laikā pie Zemes virsmas plkst. Eiropas kontinentā izrādās tikai 100 W / kv.m. un vēl mazāk.
Saules baterijas, moduļa, bloka efektivitāte — saules baterijas, moduļa, akumulatora elektriskās jaudas attiecība pret saules enerģijas plūsmas blīvuma reizinājumu attiecīgi uz vienu laukuma elementu, moduli, akumulatoru.
Saules elektrostacijas efektivitāte — saražotās elektroenerģijas attiecība pret tajā pašā laika intervālā saņemto saules enerģiju pret virsmu, kas veido saules elektrostacijas laukuma projekciju uz plaknes, kas ir perpendikulāra saules stariem. .
Mūsdienās populārākie saules paneļi ļauj iegūt elektroenerģiju no saules stariem ar efektivitāti no 9 līdz 24%. Šāda akumulatora vidējā cena ir aptuveni 2 eiro par vatu, savukārt rūpnieciskā elektroenerģijas ražošana no fotoelementiem šodien maksā 0,25 eiro par kWh. Tikmēr Eiropas Fotoelementu asociācija prognozē, ka līdz 2021. gadam rūpnieciski ražotās "saules" elektroenerģijas izmaksas samazināsies līdz 0,1 eiro par kWh.
Zinātnieki no visas pasaules cenšas uzlabot savu efektivitāti fotoelementi… Katru gadu nāk jaunumi no dažādiem institūtiem, kur atkal un atkal zinātniekiem izdodas izveidot saules moduļus ar rekordlielu efektivitāti, saules moduļus uz jauna ķīmiskā sastāva bāzes, saules moduļus ar efektīvākiem koncentratoriem utt.
Spectrolab 2009. gadā publiski demonstrēja pirmās augstas efektivitātes saules baterijas. Tad elementu efektivitāte sasniedza 41,6%, savukārt 2011. gadā tika paziņots par saules bateriju ar 39% efektivitāti rūpnieciskās ražošanas uzsākšanu. Rezultātā 2016. gadā Spectrolab uzsāka saules paneļu ražošanu ar kosmosa kuģiem efektivitāte 30,7%.
2011. gadāKalifornijā bāzētā Solar Junction ar 5,5 mm x 5,5 mm saules bateriju sasniedza vēl augstāku efektivitāti – 43,5%, pārspējot Spectrolab nesen uzstādīto rekordu. Daudzslāņu trīspakāpju elementus bija paredzēts ražot rūpnīcā, kuras būvniecībai bija nepieciešams EM kredīts.
Sun Simba saules sistēma, kas ietver optiskais koncentratorsun ar efektivitāti no 26 līdz 30%, atkarībā no apgaismojuma un gaismas krišanas leņķa, 2012. gadā prezentēja Kanādas uzņēmums Morgan Solar. Elementi ietvēra gallija arsenīdu, germānu un organisko stiklu.Šī attīstība ļāva atraitnei palielināt tradicionālo silīcija saules bateriju efektivitāti.
Asas trīsslāņu šūnas, kuru pamatā ir indijs, gallijs un arsenīds, kuru izmēri ir 4 x 4 mm, uzrāda efektivitāti 44,4%. Tos demonstrēja 2013. Bet tajā pašā gadā franču kompānija Soitec kopā ar Berlīnes centru. Helmholtz un Fraunhofera Saules enerģijas sistēmu institūta speciālisti ir pabeiguši Fresnel objektīva fotoelementa izstrādi.
Tā efektivitāte ir 44,7%. Un gadu vēlāk, 2014. gadā, Fraunhofera institūts atkal ieguva 46% efektivitāti ar Fresnel objektīva elementu. Saules elementu struktūra satur četrus savienojumus: indija gallija fosfātu, gallija arsenīdu, gallija indija arsenīdu un indija fosfātu.
Šūnas veidotāji apgalvo, ka akumulators, kas sastāv no 52 moduļiem, ieskaitot Fresnel lēcas (katrs 16 kv.cm) un īpaši efektīvas uztveršanas fotoelementus (katrs tikai 7 kv.mm), principā var pārveidot 230 gaismas saules elektrībā… .
Analītiķi uzskata, ka visdaudzsološākā alternatīva tam, kas mums ir šobrīd, tuvākajā nākotnē tiks radīti fotoelementi ar aptuveni 85% efektivitāti, kas strādā pēc principa koriģēt strāvu, ko rada Saules elektromagnētiskais starojums (galu galā saules gaisma ir elektromagnētiskais vilnis ar frekvenci aptuveni 500 THz) uz nelielas nanoantenas, kuras izmērs ir daži nanometri.