ประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์และโมดูล

ทุกๆ ปี ปัญหาการขาดแคลนพลังงานและมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมเลวร้ายลงเรื่อยๆ ทรัพยากรฟอสซิลกำลังหมดลง และปริมาณการใช้ไฟฟ้าของมนุษย์ก็เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ในบริบทนี้ ไม่น่าแปลกใจเลยที่นักวิทยาศาสตร์ยังคงปรับปรุงวิธีการผลิตกระแสไฟฟ้าทางเลือก

พร้อมกับแหล่งอื่นที่สะอาด เช่น ลม กระแสน้ำ คลื่นทะเล ความร้อนของโลก และอื่นๆ ไม่สูญเสียความสำคัญและ โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบดั้งเดิมสร้างขึ้นจากแบตเตอรี่ที่ใช้เซลล์แสงอาทิตย์ ข้อกำหนดหลักสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์คือประสิทธิภาพสูงสุดที่เป็นไปได้ ประสิทธิภาพสูงสุดที่เป็นไปได้ของการแปลงรังสีดวงอาทิตย์เป็นไฟฟ้า

การจับกับเซลล์แสงอาทิตย์คือแม้ว่าฟลักซ์การแผ่รังสี (แผ่จากดวงอาทิตย์และมาถึงโลก) จะมีพลังงานเฉพาะที่ขีดจำกัดบนของชั้นบรรยากาศในบริเวณ 1,400 W / m2 อย่างไรก็ตามในสภาพอากาศที่มีเมฆมากใกล้พื้นผิวโลกบน ทวีปยุโรปมีเพียง 100 W / ตร.ม. และแม้แต่น้อย

ประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ โมดูล อาร์เรย์ — อัตราส่วนของเอาต์พุตไฟฟ้าของเซลล์แสงอาทิตย์ โมดูล แบตเตอรี่ต่อผลคูณของความหนาแน่นฟลักซ์ของพลังงานแสงอาทิตย์ต่อพื้นที่ตามลำดับ ของเซลล์ โมดูล แบตเตอรี่

ประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ — อัตราส่วนของพลังงานไฟฟ้าที่สร้างขึ้นต่อพลังงานแสงอาทิตย์ที่ได้รับในช่วงเวลาเดียวกันต่อพื้นผิว ซึ่งเป็นการฉายภาพพื้นที่ของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์บนระนาบปกติต่อรังสีของดวงอาทิตย์ .

แผงโซลาร์เซลล์ที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในปัจจุบันทำให้สามารถดึงพลังงานไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ 9 ถึง 24% ราคาเฉลี่ยของแบตเตอรี่ดังกล่าวอยู่ที่ประมาณ 2 ยูโรต่อวัตต์ ในขณะที่การผลิตไฟฟ้าในภาคอุตสาหกรรมจากเซลล์แสงอาทิตย์ในปัจจุบันมีราคาอยู่ที่ 0.25 ยูโรต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง ในขณะเดียวกัน European Photovoltaic Association คาดการณ์ว่าภายในปี 2564 ต้นทุนการผลิตไฟฟ้า "พลังงานแสงอาทิตย์" ในอุตสาหกรรมจะลดลงเหลือ 0.1 ยูโรต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง

นักวิทยาศาสตร์จากทั่วโลกพยายามปรับปรุงประสิทธิภาพของพวกเขา ตาแมว… ทุกปีมีข่าวจากสถาบันต่างๆ ที่ซึ่งนักวิทยาศาสตร์สามารถสร้างแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีประสิทธิภาพเป็นประวัติการณ์ครั้งแล้วครั้งเล่า แผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่อิงตามองค์ประกอบทางเคมีใหม่ แผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีตัวรวมศูนย์ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น ฯลฯ

เซลล์แสงอาทิตย์ประสิทธิภาพสูงตัวแรกได้รับการสาธิตสู่สาธารณะในปี 2552 โดย Spectrolab จากนั้นประสิทธิภาพของเซลล์ถึง 41.6% ในขณะเดียวกันก็มีการประกาศจุดเริ่มต้นของการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ในระดับอุตสาหกรรมที่มีประสิทธิภาพ 39% ในปี 2554 เป็นผลให้ในปี 2559 Spectrolab เริ่มผลิตแผงเซลล์แสงอาทิตย์ด้วย ประสิทธิภาพ 30, 7% สำหรับยานอวกาศ

ในปี 2011Solar Junction ในแคลิฟอร์เนียมีประสิทธิภาพที่สูงขึ้นถึง 43.5% ด้วยเซลล์แสงอาทิตย์ขนาด 5.5 มม. x 5.5 มม. ซึ่งเหนือกว่าสถิติที่ Spectrolab ตั้งไว้เมื่อเร็ว ๆ นี้ มีการวางแผนที่จะผลิตองค์ประกอบสามชั้นหลายชั้นในโรงงาน ซึ่งการก่อสร้างต้องใช้เงินกู้จากกระทรวงพลังงาน

ระบบสุริยะ Sun Simba ที่ประกอบด้วย หัววัดแสงและมีประสิทธิภาพ 26 ถึง 30% ขึ้นอยู่กับการส่องสว่างและมุมตกกระทบของแสง ถูกนำเสนอในปี 2555 โดยบริษัท Morgan Solar ของแคนาดา องค์ประกอบต่างๆ ได้แก่ แกลเลียมอาร์เซไนด์ เจอร์เมเนียม และเพล็กซิกลาส การพัฒนานี้ทำให้หญิงหม้ายสามารถเพิ่มประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์แบบซิลิคอนแบบดั้งเดิมได้

เซลล์ไตรเลเยอร์แบบชาร์ปที่มีส่วนประกอบของอินเดียม แกลเลียม และอาร์เซไนด์ ขนาด 4 คูณ 4 มม. แสดงประสิทธิภาพ 44.4% มีการสาธิตในปี 2556 แต่ในปีเดียวกัน บริษัท Soitec ของฝรั่งเศสร่วมกับศูนย์เบอร์ลิน Helmholtz และผู้เชี่ยวชาญจาก Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ได้เสร็จสิ้นการพัฒนาโฟโตเซลล์เลนส์ Fresnel

ประสิทธิภาพของมันคือ 44.7% และอีกหนึ่งปีต่อมา ในปี 2014 สถาบันเฟราน์โฮเฟอร์ได้รับประสิทธิภาพ 46% อีกครั้งบนชิ้นเลนส์ Fresnel โครงสร้างเซลล์แสงอาทิตย์ประกอบด้วยจุดเชื่อมต่อสี่จุด: อินเดียมแกลเลียมฟอสเฟต แกลเลียมอาร์เซไนด์ แกลเลียมอินเดียมอาร์เซไนด์ และอินเดียมฟอสเฟต

ผู้สร้างเซลล์อ้างว่าแบตเตอรี่ที่ประกอบด้วยโมดูล 52 โมดูล รวมถึงเลนส์เฟรสเนล (ชิ้นละ 16 ตร.ซม.) และโฟโตเซลล์รับแสงประสิทธิภาพสูงพิเศษ (เพียงชิ้นละ 7 ตร.มม.) สามารถเปลี่ยนแสงจากดวงอาทิตย์ 230 ดวงเป็นไฟฟ้า … .

ทางเลือกที่มีแนวโน้มมากที่สุดสำหรับสิ่งที่เรามีอยู่ตอนนี้ นักวิเคราะห์มองเห็นการสร้างเซลล์แสงอาทิตย์ในอนาคตอันใกล้ที่มีประสิทธิภาพประมาณ 85% ซึ่งทำงานบนหลักการของการแก้ไขกระแสที่เกิดจากการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าของดวงอาทิตย์ (หลังจากนั้น แสงแดด เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่ประมาณ 500 THz) บนเสาอากาศนาโนขนาดเล็กที่มีขนาดไม่กี่นาโนเมตร