A tetőre koncentrált fotovoltaik nyerik a szilíciumot a kültéri tesztelés során

& quot;A napelemek korábban drágák voltak, de most'nagyon olcsóbbak lesznek," mondta Chris Giebink, Charles K. Etner elektromérnöki adjunktus, Penn State."Ennek eredményeként a napelem többé nem az általa megtermelt energia domináns költsége. A költségek túlnyomó része egyre inkább minden másban van – inverterben, szerelési munkában, engedélyezési díjakban stb. – mindazokban a dolgokban, amelyeket korábban elhanyagoltunk."

Ez a változó gazdasági helyzet a magas hatékonyságot helyezi előtérbe. A szilícium napelemekkel szemben, amelyek jelenleg 15-20 százalékos hatásfokkal uralják a piacot, a napelemek a napfényt a kisebb, de sokkal hatékonyabb, mint például a műholdakon használt napelemekre koncentrálják, így 35-40 százalékos összhatékonyságot tesznek lehetővé. A jelenlegi CPV-rendszerek nagyok – akkorák, mint a hirdetőtáblák –, és forgatniuk kell, hogy nyomon követhessék a napsütést a nap folyamán. Ezek a rendszerek jól működnek nyílt területen, bőséges hely mellett és sok közvetlen napsütésben.

& quot;Mi'megpróbálunk egy nagy hatásfokú CPV rendszert létrehozni egy hagyományos szilícium napelem panel alaktényezőjével," - mondta Giebink.

Ennek érdekében a kutatók apró, nagyjából fél milliméter négyzetméteres, több csomópontos napelemeket ágyaztak be egy üveglapba, amely egy pár műanyag lencsesor között csúszik. Az egész elrendezés körülbelül két centiméter vastag, és a követés úgy történik, hogy a napelemek lapját oldalirányban csúsztatják a lencsetömb közé, miközben a panel a tetőn marad. Egy egész nap' követése körülbelül egy centiméteres mozgást igényel, ami gyakorlatilag észrevehetetlen.

& quot;A közelmúltbeli kísérleteink során az volt a célunk, hogy bemutassuk egy ilyen rendszer műszaki megvalósíthatóságát," - mondta Giebink."Összeállítottunk egy prototípust egyetlen mikrocellával és egy pár lencsével, amely több mint 600-szor koncentrálta a napfényt, kivittük a szabadba, és automatikusan követte a napot egy egész nap során."

Mivel a csapatnak pontosan tudnia kellett, hogy a teszt során mennyi közvetlen és szórt napfény éri, felállították a Russell E. Larson Mezőgazdasági Kutatóközpontot Penn State-ben, ahol a National Oceanic and Atmospheric Administration felszíni sugárzást figyelő központja működik. Jared Price és Alex Grede végzős hallgatók Baomin Wang posztdoktori kutatóval közösen tesztelték a rendszert két napsütéses napon, hajnaltól estig, egy kereskedelmi forgalomban lévő szilícium napelem mellett.

A kutatók a Nature Energy-ben számoltak be arról, hogy a CPV-rendszer 30 százalékos hatékonyságot ért el, szemben a szilíciumcella 17 százalékos hatékonyságával. Az egész nap folyamán a CPV-rendszer 54 százalékkal több energiát termelt, mint a szilícium, és elérhette volna a 73 százalékot is, ha elkerüljük az intenzív napfény által okozott mikrocellák felmelegedését.

Giebink szerint ez a beágyazott nyomkövető CPV technológia tökéletes lenne olyan helyekre, ahol sok közvetlen napfény éri, például az Egyesült Államok délnyugati részén vagy Ausztráliában.

Giebink megjegyzi, hogy még mindig komoly kihívások előtt áll a rendszer nagyobb területekre való kiterjesztése és annak bizonyítása, hogy hosszú távon megbízhatóan tud működni, de továbbra is optimista.

& quot;A megfelelő tervezéssel'olyan lépéses hatékonysági változást vizsgálunk, amely hasznos lehet a háztetőktől az elektromos járművekig terjedő alkalmazásokban – valójában bárhol' fontos, hogy korlátozott területen sok napenergiát állítsunk elő."