Skoncentrowany rozruch energii słonecznej ustanawia nowy rekord wydajności

Sempriusz, startup produkujący maleńkie ogniwa słoneczne zdolne do przechwytywania skoncentrowanego światła słonecznego bez kosztownych systemów chłodzenia, ogłosił w tym tygodniu, że stworzył najbardziej wydajny panel słoneczny na świecie.

Lokalizator słoneczny: Ta tablica modułów fotowoltaicznych została zbudowana przez firmę Sempriusz do testów. Moduły są zamontowane na dwuosiowym trackerze, który utrzymuje je w kierunku słońca.

Panele słoneczne firmy wykorzystują maleńkie ogniwa słoneczne wykonane z arsenku galu. Rekordowy moduł słoneczny zawiera setki takich ogniw, każde o szerokości linii narysowanej długopisem, umieszczonych pod soczewkami skupiającymi światło słoneczne 1100 razy.

Arsenek galu znacznie lepiej pochłania światło słoneczne niż krzem, materiał używany w większości ogniw słonecznych, ale jest też droższy. Co więcej, chociaż skoncentrowane moduły słoneczne zużywają mniej materiału półprzewodnikowego, zwykle wymagają drogiej optyki, systemów chłodzenia i systemów śledzenia, aby były skierowane na słońce. Mikroskalowane ogniwa słoneczne Sempriusa są z natury znacznie lepsze w rozpraszaniu ciepła, co czyni je tańszymi.

Moduły Sempriusa mają jeszcze jedną zaletę: podczas gdy krzemowe ogniwo słoneczne skutecznie pochłania tylko wąskie pasmo światła słonecznego, ogniwa słoneczne w tym module są wykonane z trzech warstw arsenku galu, z których każda jest zmodyfikowana w celu przekształcenia innej części widma słonecznego w energię elektryczną.

Testy przeprowadzone przez stronę trzecią potwierdziły wydajność panelu słonecznego Sempriusa na poziomie 33,9 procent, co oznacza, że ​​po raz pierwszy każdy moduł słoneczny był w stanie przekształcić ponad jedną trzecią padającego na niego światła słonecznego w energię elektryczną. Konwencjonalne krzemowe panele słoneczne zwykle przekształcają mniej niż 15 procent światła w energię elektryczną, a rekord dla krzemowych paneli słonecznych wynosi 22,9 procent. Poprzedni rekord dla dowolnego panelu słonecznego wynosił 32 procent, mówi Sempriusz.

Jednorazowe, eksperymentalne moduły osiągnęły wyższą wydajność, ale moduł ustanawiania rekordów Sempriusa jest przeznaczony do użytku komercyjnego. Został wykonany przy użyciu tego samego typu sprzętu, który firma instaluje w małej fabryce w Henderson w Północnej Karolinie, która ma zostać otwarta tego lata. To dobry wskaźnik wydajności, jakiej mogą oczekiwać nasi klienci, mówi Joe Carr, dyrektor generalny Sempriusa.

Proces Sempriusa tworzy dziesiątki tysięcy maleńkich ogniw słonecznych na pojedynczym wafelku arsenku galu i wykorzystuje trawienie chemiczne i system robotyczny do przeniesienia każdej warstwy na niedrogie podłoże. Ten sam wafelek z arsenku galu może być wielokrotnie używany, co zmniejsza koszty. Podejście to opiera się na metodzie przenoszenia małej elektroniki z płytki na inne podłoża, opracowanej przez Johna Rogersa, profesora inżynierii materiałowej na Uniwersytecie Illinois w Urbana-Champaign.

Zasilacz: Każdy panel słoneczny Sempriusa składa się z szeregu 660 soczewek, które skupiają światło na 660 maleńkich ogniwach słonecznych.

Skoncentrowane panele słoneczne wykorzystują systemy śledzenia do śledzenia słońca. Są one drogie i mogą być zawodne oraz nie można ich zamontować na większości dachów, co ogranicza ich zastosowanie. Działają również tylko w bardzo nasłonecznionych obszarach, ponieważ zachmurzone niebo może spowodować, że ich moc wyjściowa spadnie znacznie bardziej niż w przypadku konwencjonalnego ogniwa słonecznego.

Jednak wraz ze spadkiem kosztów systemów śledzenia i wzrostem wydajności wielowarstwowych ogniw słonecznych, skoncentrowana fotowoltaika zaczyna wyglądać atrakcyjniej. W ostatnich miesiącach rośnie liczba dużych instalacji tego typu modułów fotowoltaicznych.

Sempriusz buduje swoją fabrykę w szczególnie trudnym dla branży solarnej okresie. Nadmierna podaż i obniżenie kosztów produkcji doprowadziły do ​​gwałtownego spadku cen paneli fotowoltaicznych, utrudniając wejście na rynek nowym firmom i zmuszając niektórych istniejących producentów do wycofania się z rynku.

W odpowiedzi na spadające ceny wiele firm fotowoltaicznych, w tym Sempriusz, koncentruje się na poprawie wydajności. Dopóki produkcja może obniżyć koszty, zwiększona wydajność obniża koszt na wat paneli słonecznych. Co ważniejsze, obniża również koszt instalacji i związanego z nią sprzętu, który może stanowić ponad połowę kosztów energii słonecznej. Sempriusz w jak największym stopniu opiera się również na sprawdzonej technologii produkcji, co może ułatwić zwiększenie skali produkcji i obniżenie kosztów rozwoju.

Sempriusz ma jeszcze jedną zaletę: partnerstwo z firmą Siemens. Oprócz bezpośredniego finansowania (Siemens ma 16 proc. udziałów w firmie), Siemens zapewnia doświadczenie w produkcji i budowie kompletnych farm fotowoltaicznych, a partnerstwo ułatwia pozyskiwanie finansowania z banków.

Mała fabryka, którą Sempriusz planuje otworzyć tego lata, będzie mogła produkować 30 megawatów paneli słonecznych rocznie. Sempriusz spodziewa się, że produkowane tam panele będą konkurencyjne cenowo w przypadku niektórych zastosowań, mówi Carr. Zwiększenie produkcji do 100 megawatów obniżyłoby koszty na tyle, aby technologia mogła konkurować z tanimi panelami słonecznymi produkowanymi w Chinach.

Ostatecznie koszt za kilowatogodzinę energii słonecznej zależy od wielu czynników, takich jak koszty finansowania, koszt gruntu, lokalne stawki robocizny, bliskość linii przesyłowych i tak dalej. Ale Carr uważa, że ​​Sempriusz może generować energię słoneczną za mniej niż 10 centów za kilowatogodzinę, wystarczająco mało, by uzyskać udział w rynku mediów w wielu obszarach. Co więcej, mówi, że może to zrobić bez pomocy rządowych dotacji.

ukryć