Sprawność ogniw słonecznych przekroczyła 40 procent

Sprawność ogniw słonecznych przekroczyła 40 procent

Spectrolab spółka zależna koncernu Boeing ogłosiła opracowanie ogniwa słonecznego o sprawności 40,7%.W przeliczeniu na moc jednostkową będzie to oznaczało spadek cen ogniw do trzech dolarów za jeden wat i osiągnięcie kosztów energii produkowanej przez nowe ogniwa w przedziale od 0,08 do 0,10 centów za kilowatogodzinę. Sprawność ogniw słonecznych na poziomie 40% była barierą nie do pokonania przez ostatnie 20 lat.

Uzyskanie sprawności na tym poziomie było możliwe dzięki zastosowaniu systemów skupiających światło słoneczne opartych na wysokosprawnych wielozłączowych ogniwach cienkowarstwowych, które przechwytują szersze pasmo promieniowania świetlnego od klasycznych ogniw słonecznych. Ich przewaga polega na kilkuwarstwowej budowie każdego z ogniw wchodzących w skład modułu wielozłączowego. Każda warstwa przechwytuje określoną część pasma światła przechodzącego przez ogniwo, dzięki czemu ogniwo absorbuje więcej energii. W efekcie system koncentryczny oparty na ogniwach wielozłączowych wykazuje większą sprawność od systemu koncentrycznego ze zwykłymi ogniwami krzemowymi.

Do budowy ogniw wielozłączowych użyto nowych metamorficznych materiałów półprzewodnikowych. Pozwalają one na większą swobodę przy projektowaniu ogniw wielozłączowych, przez co można podnieść ilość konwertowanej energii.

Trwają już prace nad opracowaniem jak najtańszych metod produkcji nowych ogniw. Możliwe, że uda się do tego wykorzystać obecne linie służące do produkcji ogniw dla satelitów.

Ogniwa wielozłączowe współpracujące z systemami skupiającymi światło słoneczne mogą wpłynąć na obniżenie kosztów produkcji urządzeń solarnych, a co za tym idzie zmniejszyć wciąż zbyt duży koszt produkcji energii przy użyciu układów solarnych. Dzięki koncentratorowi optycznemu można zwiększyć natężenie światła pozyskując w ten sposób więcej energii z pojedynczego ogniwa. Większość obecnie stosowanych modułów słonecznych nie działa w tym systemie, przez co ich sprawność waha się pomiędzy 12 a 18%.

Badania nad ogniwami wielozłączowymi rozpoczęły się na początku lat 80-tych, kiedy do ich produkcji wykorzystywano arsenek galu, jednak ich sprawność nie przekraczała 16%. W 94 roku przekroczono poziom 30%, co zwróciło uwagę przemysłu kosmicznego. Obecnie większość satelitów wyposażone jest w ogniwa wielozłączowe.

(au)