Eficiència de cèl·lules i mòduls solars

Cada any, els problemes de l'escassetat d'energia i la contaminació ambiental empitjoren: els recursos fòssils s'esgoten i el consum humà d'electricitat no para de créixer. En aquest context, no és gens estrany que els científics continuïn millorant mètodes alternatius de generació d'electricitat.

Juntament amb altres fonts netes, com el vent, les marees, les onades del mar, la calor de la terra i altres, no perden la seva importància i centrals d'energia solar, tradicionalment construït a partir de bateries basades en cèl·lules fotovoltaiques. El principal requisit per a les cèl·lules solars és la màxima eficiència possible, la màxima eficiència possible de la conversió de la radiació solar en electricitat.

El problema amb les cèl·lules solars és que, tot i que el flux de radiació (que irradia des del Sol i arriba a la Terra) té una potència específica al límit superior de l'atmosfera en la regió de 1400 W/m2, tanmateix en temps ennuvolat prop de la superfície de la Terra el el continent europeu resulta que només 100 W / m². i encara menys.

Eficiència d'una cèl·lula solar, un mòdul, una matriu: la relació de la sortida elèctrica d'una cèl·lula solar, un mòdul, una bateria al producte de la densitat de flux d'energia solar per àrea, respectivament, de la cèl·lula, mòdul i bateria.

Eficiència de la planta d'energia solar — La relació entre l'energia elèctrica generada i l'energia solar rebuda durant el mateix interval de temps a la superfície, que constitueix la projecció de l'àrea de la planta d'energia solar en un pla normal als raigs solars. .

Les plaques solars més populars avui en dia permeten extreure electricitat dels raigs solars amb una eficiència del 9 al 24%. El preu mitjà d'aquesta bateria és d'uns 2 euros per watt, mentre que la producció industrial d'electricitat a partir de cèl·lules fotovoltaiques costa avui 0,25 euros per kWh. Mentrestant, l'Associació Fotovoltaica Europea preveu que el 2021 el cost de l'electricitat "solar" generada industrialment baixarà a 0,1 € per kWh.

Científics d'arreu del món intenten millorar l'eficiència dels seus fotocèl·lules… Cada any hi ha novetats de diversos instituts, on una i altra vegada els científics aconsegueixen crear mòduls solars amb eficiència rècord, mòduls solars basats en una nova composició química, mòduls solars amb concentradors més eficients, etc.

Les primeres cèl·lules solars d'alta eficiència es van demostrar públicament l'any 2009 per Spectrolab. Aleshores, l'eficiència de les cèl·lules va arribar al 41,6%, mentre que al mateix temps es va anunciar l'inici de la producció industrial de cèl·lules solars amb una eficiència del 39% el 2011. Com a resultat, l'any 2016 Spectrolab va iniciar la producció de plaques solars amb un eficiència del 30, 7% per a naus espacials.

El 2011Solar Junction, amb seu a Califòrnia, va aconseguir una eficiència encara més gran del 43,5% amb una cèl·lula solar de 5,5 mm per 5,5 mm, superant el rècord establert recentment per Spectrolab. Els elements multicapa de tres nivells estaven previstes per ser fabricats en una planta, la construcció de la qual requeria un préstec del Ministeri d'Energia.

Sistema solar Sun Simba que inclou concentrador òptici amb una eficiència del 26 al 30%, segons la il·luminació i l'angle d'incidència de la llum, va ser presentada l'any 2012 per l'empresa canadenca Morgan Solar. Els elements inclouen arsenur de gal·li, germani i plexiglàs, que va permetre a una vídua augmentar l'eficiència de les cèl·lules solars de silici tradicionals.

Les cèl·lules afilades de tres capes basades en indi, gal·li i arsenur, que mesuren 4 per 4 mm, mostren una eficiència del 44,4%. Es van demostrar el 2013. Però el mateix any, l'empresa francesa Soitec, juntament amb el Centre de Berlín. Helmholtz i especialistes de l'Institut Fraunhofer de Sistemes d'Energia Solar han completat el desenvolupament d'una fotocèl·lula de lents de Fresnel.

La seva eficiència és del 44,7%. I un any més tard, el 2014, l'Institut Fraunhofer va obtenir una eficiència del 46%, de nou sobre un element de lent de Fresnel. L'estructura de la cèl·lula solar conté quatre unions: fosfat d'indi gal·li, arsenur de gal·li, arsenur d'indi de gal·li i fosfat d'indi.

Els creadors de la cèl·lula afirmen que la bateria, formada per 52 mòduls, que inclouen lents de Fresnel (16 cm quadrats cadascuna) i fotocèl·lules receptores ultra eficients (només 7 mm quadrats cadascuna) poden, en principi, convertir 230 sols de llum en electricitat... .

L'alternativa més prometedora a la que tenim ara, els analistes veuen la creació en un futur proper de cèl·lules fotovoltaiques amb una eficiència d'aproximadament el 85%, treballant en el principi de corregir el corrent provocat per la radiació electromagnètica del Sol (al cap i a la fi, la llum solar). és una ona electromagnètica amb una freqüència d'uns 500 THz) en una nanoantena petita amb una mida d'uns pocs nanòmetres.