太陽電池とモジュールの効率

エネルギー不足と環境汚染の問題は年々悪化しており、化石資源は枯渇し、人間の電力消費量は増え続けています。これに関連して、科学者が代替発電方法の改良を続けていることはまったく驚くべきことではありません。

風、潮、海の波、地球の熱などの他のきれいな資源と同様に、その重要性は失われず、 太陽光発電所、伝統的に太陽電池をベースにしたバッテリーから構築されています。太陽電池の主な要件は、可能な限り最高の効率、つまり太陽放射を電気に変換する最高の効率です。

太陽電池の欠点は、放射束 (太陽から放射されて地球に到達する) の比出力が大気圏の上限で 1400 W/m2 の領域であるにもかかわらず、地表近くの曇りの天候では影響を受けないことです。ヨーロッパ大陸では、平方メートルあたりわずか100Wであることが判明しています。そしてさらに少ない。

太陽電池、モジュール、アレイの効率 — 太陽電池、モジュール、バッテリーの電気出力と、それぞれセル、モジュール、バッテリーの面積あたりの太陽エネルギー束密度の積の比率。

太陽光発電所の効率 — 太陽光線に垂直な平面上の太陽光発電所の面積の投影を構成する、同じ時間間隔中に地表面に受け取った太陽エネルギーに対する生成された電気エネルギーの比率。 。

現在最も普及しているソーラーパネルは、太陽光から 9 ～ 24% の効率で電力を取り出すことができます。このような電池の平均価格は 1 ワットあたり約 2 ユーロですが、今日の太陽電池による工業生産のコストは 1 kWh あたり 0.25 ユーロです。一方、欧州太陽光発電協会は、2021年までに工業的に発電された「太陽光」電力のコストはkWhあたり0.1ユーロまで低下すると予測している。

世界中の科学者が研究の効率を改善しようとしています。 光電池…毎年、科学者たちが記録的な効率を備えた太陽電池モジュール、新しい化学組成に基づく太陽電池モジュール、より効率的な集光器を備えた太陽電池モジュールなどを何度も作成することに成功しているというニュースがさまざまな機関から発表されます。

最初の高効率太陽電池は、2009 年に Spectrolab によって公的に実証されました。その後、セルの効率は 41.6% に達し、同時に効率 39% の太陽電池の工業生産の開始が 2011 年に発表されました。その結果、Spectrolab は 2016 年に高精度の太陽電池パネルの生産を開始しました。効率は 30、宇宙船では 7%。

2011年にカリフォルニアに本拠を置くソーラー ジャンクションは、5.5 mm x 5.5 mm の太陽電池でさらに高い効率 43.5% を達成し、Spectrolab が最近樹立した記録を上回りました。多層三層の要素は工場で製造されることが計画されており、その建設にはエネルギー省からの融資が必要であった。

Sun Simba ソーラー システムには以下が含まれます。 集光器照明と光の入射角に応じて効率が 26 ～ 30% になるこの製品は、2012 年にカナダの会社 Morgan Solar によって発表されました。この要素にはガリウムヒ素、ゲルマニウム、プレキシガラスが含まれており、この開発により未亡人は従来のシリコン太陽電池の効率を高めることができました。

インジウム、ガリウム、ヒ化物をベースにしたシャープな三層セルは、寸法が 4 x 4 mm で、44.4% の効率を示します。これらは 2013 年にデモンストレーションされましたが、同じ年にフランスの Soitec 社とベルリン センターが共同でデモンストレーションを行いました。ヘルムホルツ氏とフラウンホーファー太陽エネルギーシステム研究所の専門家らは、フレネルレンズ光電池の開発を完了した。

その効率は44.7%です。そして 1 年後の 2014 年に、フラウンホーファー研究所は再びフレネル レンズ素子で 46% の効率を達成しました。太陽電池構造には、リン酸インジウム ガリウム、ヒ化ガリウム、ヒ化ガリウム インジウム、リン酸インジウムの 4 つの接合が含まれています。

この電池の開発者らは、フレネルレンズ（各16平方センチメートル）と超効率の受信フォトセル（それぞれわずか7平方ミリメートル）を含む52個のモジュールで構成されるバッテリーは、原理的には太陽230個分の光を電気に変換できると主張している。 。

私たちが現在持っているものの最も有望な代替品であり、アナリストは、太陽の電磁放射によって引き起こされる電流を修正する原理に基づいて、約85％の効率を備えた太陽電池が近い将来に作成されると見ています（結局のところ、太陽光数ナノメートルの小さなナノアンテナに周波数約500THzの電磁波を照射します。