211service.com
Ostrzejsze skupienie się na fotowoltaice
Skup wystarczającą ilość światła słonecznego na kartce papieru i możesz rozpalić ogień. Skup to samo światło słoneczne na ogniwie słonecznym, a będziesz mógł generować dużo energii elektrycznej. Ta strategia zwiększania wydajności energii słonecznej to, jak Palo Alto, startup z siedzibą w CA SolFocus zademonstrował w zeszłym tygodniu jeden z najgorętszych trendów w energetyce alternatywnej. SolFocus, który zabezpieczył 25 milionów dolarów w finansowaniu kapitału podwyższonego ryzyka w celu przyspieszenia rozwoju fotowoltaiki koncentratora, wykorzystuje lustra, aby 500-krotnie skupiać światło słoneczne na wysokowydajnych ogniwach słonecznych.
Panele słoneczne drugiej generacji SolFocus obniżają koszty, zmniejszając ilość potrzebnego materiału fotowoltaicznego. Wykorzystują lustra ćwierć wielkości, które skupiają światło słoneczne na kropkach fotowoltaicznych o powierzchni zaledwie jednego milimetra kwadratowego. (Źródło: SolFocus)
Technologia koncentratora zwiększająca wydajność energii słonecznej nie jest nowa. Jednak dzięki wysokowydajnej fotowoltaice i nowatorskim technikom produkcyjnym, które tworzą lepsze ogniwa słoneczne, soczewki i lustra, systemy fotowoltaiczne z koncentratorami dostarczają więcej energii przy niższych kosztach.
Jednocześnie dwucyfrowy wzrost popytu na systemy fotowoltaiczne przewyższa zdolność producentów do dotrzymania tempa, biorąc pod uwagę ograniczoną podaż krzemu do konwencjonalnych ogniw słonecznych i wysokie koszty sprzętu potrzebnego do ich produkcji (zob. Skala, Tania Energia Słoneczna ).
Technologia ta może obniżyć koszty, ponieważ wykorzystuje ułamek materiałów półprzewodnikowych, które przekształcają światło w energię w fotowoltaice. Większość kosztów to soczewki lub lustra, które skupiają światło i sprzęt śledzący, aby urządzenie było skierowane na słońce – elementy, które są bardziej podatne na ekonomię skali niż produkcja krzemu. Pochodząc z branży półprzewodników, wiedziałem, że nigdy nie będziemy w stanie zwiększyć ilości krzemu, jakiej potrzebowalibyśmy, aby wpłynąć na światowe zapotrzebowanie na energię, mówi współzałożyciel i dyrektor generalny Gary Conley.
Na przykład projekt SolFocus wykorzystuje jedną tysięczną więcej materiału półprzewodnikowego na wat wyprodukowanego jako konwencjonalne krzemowe ogniwo fotowoltaiczne. Technologia wykorzystuje złożone ogniwa fotowoltaiczne, takie jak arsenek germanu i galu, pierwotnie zaprojektowane do użytku w satelitach, które mogą wychwytywać do 40 procent energii słonecznej, która w nie uderza – ponad dwukrotnie więcej niż w przypadku wysokiej klasy ogniw krzemowych.
Ale większość redukcji materiałów pochodzi z koncentratora, który według Conleya przypomina reflektor w większości nowoczesnych samochodów. Umieść komórkę tam, gdzie jest żarówka i masz nasz projekt, mówi Conley. Kluczem są lustra: zwierciadło główne, które skupia światło słoneczne na mniejszym lusterku umieszczonym powyżej, które z kolei skupia światło na ogniwie słonecznym.
Obecny projekt pierwszej generacji SolFocus formuje szereg luster o powierzchni 635 centymetrów kwadratowych na szklanej płycie. Umocowane nad nimi lustra wtórne odbijają światło przez otwory w płycie na umieszczone poniżej wysokowydajne komórki o powierzchni jednego centymetra kwadratowego.
Konstrukcja drugiej generacji łączy proces w pojedynczy szklany blok: światło przechodzące przez górną część bloku odbija się od luster pierwotnych ukształtowanych w dolną powierzchnię, poprzez zwierciadła wtórne ukształtowane w górną powierzchnię i z powrotem do jednego milimetra kwadratowego Ogniwa fotowoltaiczne pojawiły się na środku luster głównych.
Podczas gdy krzemowe panele słoneczne kosztują dziś blisko 3 dolary za wat, Conley mówi, że SolFocus będzie produkować systemy słoneczne po 2 dolary za wat, kiedy w przyszłym roku otworzy swoją pierwszą fabrykę koncentratorów; i mówi, że produkcja na skalę gigawatową obniży koszt na wat do zaledwie 50 centów. Druga generacja powinna jeszcze bardziej obniżyć koszty, mówi Conley, nawet do 32 centów za wat.
Pomimo tych optymistycznych twierdzeń, SolFocus będzie miał mnóstwo konkurencji. Robert McConnell z Departamentu Energii USA i ekspert od skoncentrowanej fotowoltaiki, mówi, że SolFocus musi nie tylko udowodnić swoją technologię, ale także przewyższyć rosnącą konkurencję. Mają co najmniej trzy tuziny konkurentów, w tym firmy, które rozwijają się przez wiele lat, mówi McConnell.
Rzeczywiście, najtrudniejsza konkurencja SolFocus może pochodzić od największego na świecie producenta fotowoltaiki, firmy Sharp z siedzibą w Japonii, która opracowała koncentrator wykorzystujący soczewki Fresnela – tę samą podstawową technologię używaną do wzmacniania wiązki sygnału w latarniach morskich. System firmy Sharp wykorzystuje szereg takich soczewek w jednym bloku stosunkowo taniego plastiku formowanego wtryskowo.
McConnell z DOE mówi, że najważniejszym testem dla koncentratorów będzie trwałość. W pierwszym okresie rozwoju koncentratorów fotowoltaicznych w latach 70. i 80. technologia cierpiała z powodu szeregu katastrof, podobnych do latających łopat i zepsutych skrzyń biegów, które nękały pionierów energetyki wiatrowej. Siarka w lustrach zerodowanych w powietrzu. Grad i wiatr rozbił delikatne soczewki. Pył zablokował urządzenia śledzące potrzebne do utrzymywania systemów skierowanych na słońce. A w najgorszych przypadkach uszkodzone systemy stwarzały poważne zagrożenie pożarowe.
Samodzielne urządzenia SolFocus powinny być mniej podatne na uszkodzenia i bezpieczniejsze niż ich poprzednicy, twierdzi Conley. Niemniej jednak skupiają się na dużych, polowych elektrowniach słonecznych, które mają być wprowadzane po raz pierwszy, i zostawiają bardziej lukratywny rynek dachów komercyjnych na później.