Katusele kontsentreeritud fotogalvaanika võidab välikatsetes räni ees

& quot;Päikesepatareid olid varem kallid, kuid nüüd'muutuvad väga odavaks," ütles Chris Giebink, Charles K. Etneri elektrotehnika abiprofessor, Penn State."Selle tulemusena ei ole päikesepatarei enam selle toodetava energia domineeriv hind. Suurem osa kuludest langeb üha enam kõigele muule – inverterile, paigaldustööle, lubade väljastamisele jne – kõigele sellele, mida me varem eirasime."

See muutuv majandusmaastik on seadnud esikohale kõrge efektiivsuse. Erinevalt ränist päikesepaneelidest, mis praegu domineerivad turul 15–20-protsendilise efektiivsusega, koondab fotogalvaanika päikesevalguse väiksematele, kuid palju tõhusamatele päikesepatareidele, nagu näiteks satelliitidel kasutatavatele päikesepatareidele, et saavutada üldine kasutegur 35–40 protsenti. Praegused CPV-süsteemid on suured – reklaamtahvlite suurused – ja peavad päevasel ajal päikese jälgimiseks pöörlema. Need süsteemid töötavad hästi avatud põldudel, kus on palju ruumi ja palju otsest päikest.

& quot;Mida me'püüame teha, on luua suure tõhususega CPV-süsteem traditsioonilise räni päikesepaneeli kujuteguriga," ütles Giebink.

Selleks panid teadlased pisikesed, ligikaudu poole millimeetri suurused, mitme ristmikuga päikesepatareid klaaslehele, mis libiseb paari plastikust läätsede massiivi vahel. Kogu paigutus on umbes kaks sentimeetrit paks ja jälgimine toimub päikesepatareide lehe libistamisega külgmiselt läätsede massiivi vahel, samal ajal kui paneel jääb katusele fikseerituks. Terve päeva' jälgimine nõuab umbes ühe sentimeetri liikumist, mis on praktiliselt märkamatu.

& quot;Meie eesmärk nendes hiljutistes katsetes oli näidata sellise süsteemi tehnilist teostatavust," ütles Giebink."Me koostasime ühe mikroelemendi ja läätsepaariga prototüübi, mis koondas päikesevalgust rohkem kui 600 korda, viisime selle õue ja lasime sellel automaatselt jälgida päikest terve päeva jooksul."

Kuna meeskond pidi täpselt teadma, kui palju otsest ja hajutatud päikesevalgust katse ajal oli, asutasid nad Penn State'is Russell E. Larsoni põllumajandusuuringute keskuses, kus asub riikliku ookeani- ja atmosfääriameti pinnakiirguse seirekeskus. Magistrandid Jared Price ja Alex Grede töötasid koos doktorikraadi Baomin Wangiga, et testida süsteemi kahe päikesepaistelise päeva jooksul koidikust hilisõhtuni otse kaubandusliku räni päikesepatarei kõrval.

Teadlased teatavad ajakirjas Nature Energy, et CPV-süsteem saavutas 30-protsendilise efektiivsuse, erinevalt ränielemendi 17-protsendilisest efektiivsusest. Kokku kogu päeva jooksul tootis CPV-süsteem 54 protsenti rohkem energiat kui räni ja oleks võinud jõuda 73 protsendini, kui vältida mikroelementide kuumutamist intensiivse päikesevalguse tõttu.

Giebinki sõnul sobiks see sisseehitatud CPV jälgimistehnoloogia suurepäraselt kohtadesse, kus on palju otsest päikesevalgust, näiteks USA edelaosas või Austraalias.

Giebink märgib, et suured väljakutsed seisavad endiselt ees süsteemi laiendamisel suurematele piirkondadele ja selle tõestamisel, et see suudab pikas perspektiivis usaldusväärselt töötada, kuid ta jääb optimistlikuks.

& quot;Õige inseneritööga me'vaatame tõhususe astmelist muutust, mis võiks olla kasulik rakendustes alates katustest kuni elektrisõidukiteni – tegelikult kõikjal, kus see on' oluline toota piiratud alalt palju päikeseenergiat."