211service.com
Holograficzny Solar
Obecnie głównym ograniczeniem energii słonecznej są koszty, ponieważ krystaliczny krzem używany do produkcji większości ogniw fotowoltaicznych (PV) jest bardzo drogi. Jednym ze sposobów przezwyciężenia tego czynnika kosztów jest koncentracja światła słonecznego za pomocą luster lub soczewek, zmniejszając w ten sposób całkowitą powierzchnię krzemu potrzebną do wytworzenia określonej ilości energii elektrycznej. Jednak tradycyjne koncentratory światła są nieporęczne i nieatrakcyjne – mniej niż idealne do stosowania na dachach podmiejskich.
Rzędy krzemowych ogniw słonecznych przeplatają się z rzędami przezroczystych hologramów w koncentratorach Prism Solar. (Dzięki uprzejmości Prism Solar)
Ale już Pryzmatowe technologie słoneczne z Stone Ridge w stanie Nowy Jork opracował sprawdzony moduł słoneczny, który wykorzystuje hologramy do koncentracji światła, prawdopodobnie obniżając koszt modułów słonecznych nawet o 75 procent, czyniąc je konkurencyjnymi w stosunku do energii elektrycznej wytwarzanej z paliw kopalnych.
Nowa technologia zastępuje nieestetyczne koncentratory eleganckimi płaskimi panelami laminowanymi hologramami. Panele, mówi Rick Lewandowski, prezes i dyrektor generalny firmy, są bardziej eleganckim rozwiązaniem dla tradycyjnych koncentratorów i mogą być instalowane na dachach, a nawet wbudowane w okna i szklane drzwi.
System potrzebuje od 25 do 85 procent mniej krzemu niż panel z krzemu krystalicznego o porównywalnej mocy, mówi Lewandowski, ponieważ materiał fotowoltaiczny nie musi pokrywać całej powierzchni panelu słonecznego. Zamiast tego materiał PV jest ułożony w kilku rzędach. Warstwa hologramów – stworzonych laserowo wzorów, które uginają światło – kieruje światło na warstwę szkła, gdzie odbija się od wewnętrznej powierzchni szkła, aż trafi na jeden z pasków krzemu fotowoltaicznego. Zmniejszenie potrzebnego materiału fotowoltaicznego może obniżyć koszty z około 4 USD za wat do 1,50 USD za panele z krzemu krystalicznego, mówi.
Firma spodziewa się pozyskać kolejne 6 milionów dolarów od zainteresowanych inwestorów venture capital i rozpocząć produkcję modułów pierwszej generacji do końca roku, sprzedając je po około 2,40 dolara za wat. Moduły nowej generacji z bardziej zaawansowaną technologią powinny jeszcze bardziej obniżyć koszty.
W swojej zdolności do koncentracji światła hologramy nie są tak potężne, jak konwencjonalne koncentratory. Potrafią zwielokrotnić ilość światła padającego na komórki tylko dziesięciokrotnie, podczas gdy systemy oparte na soczewkach mogą zwiększyć światło o czynnik 100, a niektóre nawet do 1000.
Ale tradycyjne koncentratory są skomplikowane. Ponieważ soczewki lub lustra, które skupiają światło, muszą być skierowane bezpośrednio na słońce, muszą mechanicznie śledzić słońce. Nagrzewają również ogniwa słoneczne, a więc wymagają systemu chłodzenia. W rezultacie, chociaż przekierowują światło z większą intensywnością niż urządzenie hologramowe, są nieporęczne… i nie tak praktyczne w zastosowaniach mieszkaniowych, mówi rzecznik National Renewable Energy Laboratory George Douglas.
Hologramy mają zalety, które rekompensują ich stosunkowo słabą zdolność koncentracji. Mogą wybrać określone częstotliwości i skupić je na ogniwach słonecznych, które działają najlepiej na tych częstotliwościach, przekształcając maksymalne możliwe światło w energię elektryczną. Można je również wykonać, aby skierować częstotliwości generujące ciepło z dala od ogniw, dzięki czemu system nie musi być chłodzony. W ten sposób efektywnie wykorzystujesz tylko tę część światła słonecznego, która naprawdę ma znaczenie, mówi Selim Shahriar , dyrektor laboratorium technologii atomowej i fotonicznej na Northwestern University w Evanston, IL.
Ponadto różne hologramy w module koncentratora można zaprojektować tak, aby skupiały światło pod różnymi kątami – dzięki czemu nie potrzebują ruchomych części do śledzenia słońca.
System Prism Solar łączy te zalety. Niemniej jednak, aby być konkurencyjnym w stosunku do innych dostępnych obecnie technologii słonecznych, firma może być zmuszona do obniżenia ceny poniżej 2,40 USD za wat, mówi Christo Stojanoff, emerytowany profesor inżynierii na Politechnice w Akwizgranie w Niemczech.
Dyrektor generalny Lewandowski mówi, że moduły holograficzne będą kosztować około 1,50 dolara za wat za kilka lat, wykorzystując technologię drugiej generacji, w której ogniwa słoneczne będą umieszczone między dwoma szklanymi panelami zawierającymi hologramy. Za tę cenę zaczną konkurować z energią elektryczną wytwarzaną z paliw kopalnych, która obecnie kosztuje prawie trzy razy mniej niż konwencjonalna energia słoneczna, według firmy badawczej i konsultingowej z siedzibą w San Francisco. Słoneczne brzęczenie .
Intensywne wykorzystanie szkła w modułach może zwiększyć ich koszt, mówi Douglas. Jednak tak nowatorski pomysł na koncentrator, wykorzystujący hologramy, może być intratną inwestycją, ponieważ wymaga mniej krzemu niż moduły z płaskimi panelami, a tym samym oszczędza pieniądze. Wysoki popyt na ogniwa słoneczne w Niemczech i innych krajach europejskich przewyższył podaż, co [doprowadziło] do niedoboru krzemu i niedoboru produkcji w świecie fotowoltaicznym, mówi.
Chociaż idea holograficznych koncentratorów słonecznych istnieje od wczesnych lat 80., według profesora Stojanoffa, który intensywnie badał tę technikę, nikt nie rozwinął ich jeszcze komercyjnie. Jego firma Holotec GmbH w Akwizgranie w Niemczech zajmuje się badaniami i produkcją materiałów holograficznych. Ponadto Northeast Photosciences, firma z siedzibą w Hollis w stanie NH, zbliżyła się do produkcji, zanim została zlikwidowana z powodów niezwiązanych z technologią lub finansami, mówi.
Jeśli więc wszystko pójdzie zgodnie z planem, Prism Solar może być pierwszą firmą produkującą i sprzedającą holograficzne moduły koncentratorów słonecznych.