Tagkoncentrerende solceller vinder stort over silicium i udendørs test
Oct 20, 2021
& quot;Solceller plejede at være dyre, men nu'er de ved at blive rigtig billige," sagde Chris Giebink, Charles K. Etner Assistant Professor of Electrical Engineering, Penn State."Som et resultat er solcellen ikke længere den dominerende pris for den energi, den producerer. Størstedelen af omkostningerne ligger i stigende grad i alt andet -- vekselretteren, installationsarbejde, tilladelsesgebyrer osv. -- alle de ting vi plejede at forsømme."
Dette skiftende økonomiske landskab har sat en præmie på høj effektivitet. I modsætning til siliciumsolpaneler, som i øjeblikket dominerer markedet med en effektivitet på 15 til 20 procent, fokuserer solcelleanlæg på mindre, men meget mere effektive solceller som dem, der bruges på satellitter, for at muliggøre en samlet effektivitet på 35 til 40 procent. Nuværende CPV-systemer er store - på størrelse med reklametavler - og skal rotere for at spore solen i løbet af dagen. Disse systemer fungerer godt i åbne marker med rigelig plads og masser af direkte sol.
& quot;Hvad vi'forsøger at gøre, er at skabe et højeffektivt CPV-system i formfaktoren af et traditionelt siliciumsolpanel," sagde Giebink.
For at gøre dette indlejrer forskerne bittesmå multi-junction solceller, omtrent en halv millimeter kvadratisk, i en glasplade, der glider mellem et par plastik linsearrays. Hele arrangementet er omkring to centimeter tykt, og sporing udføres ved at skubbe pladen af solceller sideværts mellem linsepanelet, mens panelet forbliver fastgjort på taget. En hel dags's sporing kræver omkring en centimeters bevægelse, hvilket er praktisk talt umærkeligt.
& quot;Vores mål i disse nylige eksperimenter var at demonstrere den tekniske gennemførlighed af et sådant system," sagde Giebink."Vi sammensatte en prototype med en enkelt mikrocelle og et par linser, der koncentrerede sollys mere end 600 gange, tog det udendørs og fik det automatisk til at spore solen i løbet af en hel dag."
Fordi holdet havde brug for at vide nøjagtigt, hvor meget direkte og diffust sollys der var under testen, etablerede de sig ved Russell E. Larson Agricultural Research Center i Penn State, hvor der er et National Oceanic and Atmospheric Administration Surface Radiation-overvågningssted. Kandidatstuderende Jared Price og Alex Grede arbejdede sammen med post-doc-forsker Baomin Wang for at teste systemet over to solskinsdage fra daggry til solnedgang lige ved siden af en kommerciel siliciumsolcelle.
Forskerne rapporterer i Nature Energy, at CPV-systemet nåede 30 procent effektivitet i modsætning til siliciumcellens 17 procent effektivitet. Alt i alt over hele dagen producerede CPV-systemet 54 procent mere energi end silicium og kunne have nået 73 procent, hvis mikrocelleopvarmning fra det intense sollys var undgået.
Ifølge Giebink ville denne indlejrede CPV-sporingsteknologi være perfekt til steder med masser af direkte sollys, såsom det sydvestlige USA eller Australien.
Giebink bemærker, at der stadig ligger store udfordringer forude med at skalere systemet til større områder og bevise, at det kan fungere pålideligt på lang sigt, men han er fortsat optimistisk.
& quot;Med den rigtige teknik ser vi' på en trinvis ændring i effektivitet, der kunne være nyttig i applikationer lige fra hustage til elektriske køretøjer – virkelig hvor som helst det's vigtigt at generere en masse solenergi fra et begrænset område."
