Uz jumta koncentrējošie fotoelektriskie elementi āra testos uzvar vairāk nekā silīciju

& quot;Saules baterijas agrāk bija dārgas, bet tagad tās'kļūst patiešām lētas," teica Chris Giebink, Charles K. Etner elektrotehnikas docents, Penn State."Tā rezultātā saules baterija vairs nav dominējošā tās saražotās enerģijas cena. Lielāko daļu izmaksu arvien vairāk veido viss pārējais — invertors, uzstādīšanas darbs, maksa par atļaujām utt. — viss, ko mēs agrāk atstājām novārtā."

Šī mainīgā ekonomikas ainava ir izvirzījusi priekšrocību augstai efektivitātei. Atšķirībā no silīcija saules paneļiem, kas pašlaik dominē tirgū ar 15 līdz 20 procentu efektivitāti, fotoelementi fokusē saules gaismu uz mazākām, bet daudz efektīvākām saules baterijām, piemēram, tām, kuras izmanto satelītos, lai nodrošinātu kopējo efektivitāti no 35 līdz 40 procentiem. Pašreizējās CPV sistēmas ir lielas — reklāmas stendu izmērs — un tām ir jāgriežas, lai dienas laikā izsekotu saulei. Šīs sistēmas labi darbojas atklātos laukos, kur ir daudz vietas un daudz tiešas saules.

& quot;Tas, ko mēs'cenšamies darīt, ir izveidot augstas efektivitātes CPV sistēmu tradicionālā silīcija saules paneļa formas faktorā," teica Giebink.

Lai to paveiktu, pētnieki stikla loksnē, kas slīd starp plastmasas lēcu blokiem, ievieto sīkas, aptuveni pusmilimetra kvadrātveida saules baterijas. Viss izkārtojums ir aptuveni divus centimetrus biezs, un izsekošana tiek veikta, bīdot saules bateriju loksni sāniski starp lēcu bloku, kamēr panelis paliek fiksēts uz jumta. Veselas dienas'sekošanai nepieciešams aptuveni viens centimetrs kustības, kas ir praktiski nemanāms.

& quot;Mūsu mērķis šajos nesenajos eksperimentos bija demonstrēt šādas sistēmas tehnisko iespējamību," teica Giebink."Mēs izveidojām prototipu ar vienu mikrošūnu un lēcu pāri, kas koncentrēja saules gaismu vairāk nekā 600 reizes, izņēmām to ārā un lika tam automātiski izsekot saulei visas dienas garumā."

Tā kā komandai bija precīzi jāzina, cik daudz tiešas un izkliedētas saules gaismas bija pārbaudes laikā, viņi izveidoja darbu Rasela E. Larsona lauksaimniecības pētījumu centrā Penn State, kur atrodas Nacionālās okeāna un atmosfēras administrācijas virsmas starojuma novērošanas vieta. Absolventi Džareds Praiss un Alekss Grede strādāja kopā ar pēcdoktorantūras pētnieku Baominu Vangu, lai pārbaudītu sistēmu divās saulainās dienās no rītausmas līdz krēslai tieši blakus komerciālai silīcija saules baterijai.

Pētnieki žurnālā Nature Energy ziņo, ka CPV sistēma sasniedza 30 procentu efektivitāti pretstatā silīcija elementa 17 procentu efektivitātei. Kopā visas dienas laikā CPV sistēma saražoja par 54 procentiem vairāk enerģijas nekā silīcijs un būtu varējusi sasniegt 73 procentus, ja tiktu izvairīties no mikroelementu sildīšanas no intensīvas saules gaismas.

Pēc Giebink domām, šī iegultā CPV izsekošanas tehnoloģija būtu lieliski piemērota vietām, kur ir daudz tiešu saules staru, piemēram, ASV dienvidrietumos vai Austrālijā.

Giebink atzīmē, ka joprojām ir priekšā lieli izaicinājumi, lai paplašinātu sistēmu un pierādītu, ka tā var darboties uzticami ilgtermiņā, taču viņš joprojām ir optimistisks.

& quot;Izmantojot pareizo inženieriju, mēs'aplūkojam pakāpeniskas efektivitātes izmaiņas, kas varētu būt noderīgas lietojumos, sākot no jumtiem līdz elektriskajiem transportlīdzekļiem — tiešām visur, kur tas ir' svarīgi ražot daudz saules enerģijas no ierobežotas platības."