Ефикасност соларних ћелија и модула
Сваке године проблеми несташице енергије и загађења животне средине постају све гори и гори: фосилни ресурси се исцрпљују, а људска потрошња електричне енергије стално расте. У том контексту, уопште није изненађујуће што научници настављају да унапређују алтернативне методе производње електричне енергије.
Заједно са другим чистим изворима, као што су ветар, плима, морски таласи, топлота земље и други, не губе на значају и соларне електране, традиционално изграђен од батерија заснованих на фотонапонским ћелијама. Главни захтев за соларне ћелије је највећа могућа ефикасност, највећа могућа ефикасност конверзије сунчевог зрачења у електричну енергију.
Квака код соларних ћелија је у томе што иако флукс зрачења (који зрачи са Сунца и стиже до Земље) има специфичну снагу на горњој граници атмосфере у региону од 1400 В/м2, ипак по облачном времену близу површине Земље на европском континенту испада само 100 В / м2. а још мање.
Ефикасност соларне ћелије, модула, низа — Однос електричне снаге соларне ћелије, модула, батерије према производу густине флукса соларне енергије по површини, односно ћелије, модула, батерије.
Ефикасност соларне електране — Однос произведене електричне енергије и сунчеве енергије примљене у истом временском интервалу на површину, која чини пројекцију површине соларне електране на раван нормалну на сунчеве зраке .
Најпопуларнији соларни панели данас омогућавају извлачење електричне енергије из сунчевих зрака са ефикасношћу од 9 до 24%. Просечна цена такве батерије је око 2 евра по вату, док индустријска производња струје из фотонапонских ћелија данас кошта 0,25 евра по кВх. У међувремену, Европска фотонапонска асоцијација предвиђа да ће до 2021. цена индустријски произведене „соларне“ електричне енергије пасти на 0,1 евра по кВх.
Научници из целог света покушавају да побољшају своју ефикасност фотоћелије… Сваке године стижу вести из разних института, где научници изнова и изнова успевају да створе соларне модуле са рекордном ефикасношћу, соларне модуле засноване на новом хемијском саставу, соларне модуле са ефикаснијим концентраторима, итд.
Прве високоефикасне соларне ћелије су јавно демонстриране 2009. године од стране Спецтролаба. Тада је ефикасност ћелија достигла 41,6%, док је у исто време 2011. године најављен почетак индустријске производње соларних ћелија са ефикасношћу од 39%. Као резултат тога, Спецтролаб је 2016. године започео производњу соларних панела са ефикасност од 30,7% за свемирске бродове.
У 2011Солар Јунцтион са седиштем у Калифорнији постигао је још већу ефикасност од 43,5% са соларном ћелијом од 5,5 мм к 5,5 мм, надмашивши рекорд који је недавно поставио Спецтролаб. Вишеслојни трослојни елементи планирани су за производњу у фабрици, за чију је изградњу био потребан кредит Министарства енергетике.
Сун Симба соларни систем који укључује оптички концентратори са ефикасношћу од 26 до 30%, у зависности од осветљења и упадног угла светлости, представила је 2012. године канадска компанија Морган Солар. Елементи су укључивали галијум-арсенид, германијум и плексиглас.Овај развој је омогућио удовици да повећа ефикасност традиционалних силицијумских соларних ћелија.
Оштре трослојне ћелије на бази индијума, галијума и арсенида, димензија 4 к 4 мм, показују ефикасност од 44,4%. Они су демонстрирани 2013. Али исте године француска компанија Соитец, заједно са Берлинским центром. Хелмхолц и стручњаци са Фраунхофер института за соларне енергетске системе завршили су развој фотоћелије Фреснел сочива.
Његова ефикасност је 44,7%. Годину дана касније, 2014. године, Фраунхофер институт је постигао ефикасност од 46%, поново на елементу Фреснеловог сочива. Структура соларне ћелије садржи четири споја: индијум галијум фосфат, галијум арсенид, галијум индијум арсенид и индијум фосфат.
Креатори ћелије тврде да батерија, која се састоји од 52 модула, укључујући Фреснелова сочива (по 16 квадратних цм) и ултраефикасне фотоћелије за пријем (свака од само 7 квадратних мм) може, у принципу, да претвори 230 сунца светлости у електричну енергију… .
Као најперспективнију алтернативу ономе што имамо сада, аналитичари виде стварање у блиској будућности фотонапонских ћелија са ефикасношћу од око 85%, које раде на принципу корекције струје изазване електромагнетним зрачењем Сунца (на крају крајева, сунчева светлост је електромагнетни талас фреквенције око 500 ТХз) на малој наноантени величине неколико нанометара.