Natuurkundigen uit Rusland hebben de efficiëntie van zonnepanelen met 20% verbeterd

Relatie tussen efficiëntie en materialen en technologieën

Hoe werken zonnepanelen? Gebaseerd op de eigenschappen van halfgeleiders. Het licht dat erop valt, produceert knock-out door zijn elektronendeeltjes die zich in de buitenste baan van atomen bevinden. Een groot aantal elektronen creëert een elektrische stroompotentiaal - onder gesloten circuitomstandigheden.

Om een ​​normale stroomindicator te bieden, is één module niet genoeg. Hoe meer panelen, hoe efficiënter de werking van de radiatoren, die elektriciteit geven aan de batterijen, waar ze zich ophopen.Om deze reden is het rendement van zonnepanelen ook afhankelijk van het aantal geïnstalleerde modules. Hoe meer van hen, hoe meer zonne-energie ze absorberen, en hun vermogensindicator wordt een orde van grootte hoger.

Kan de efficiëntie van de batterij worden verbeterd? Dergelijke pogingen werden gedaan door hun makers, en meer dan eens. De uitweg in de toekomst kan de productie zijn van elementen die uit verschillende materialen en hun lagen bestaan. De materialen worden zo gevolgd dat de modules verschillende soorten energie kunnen opnemen.

Als de ene stof bijvoorbeeld met het UV-spectrum werkt, en de andere met het infraroodspectrum, neemt het rendement van zonnecellen aanzienlijk toe. Als je op theorieniveau denkt, dan kan het hoogste rendement een indicator zijn van ongeveer 90%.

Ook heeft het type silicium een ​​grote invloed op het rendement van elk zonnestelsel. De atomen kunnen op verschillende manieren worden verkregen en alle panelen, op basis hiervan, zijn onderverdeeld in drie varianten:

• enkele kristallen;
• polykristallen;
• amorfe siliciumelementen.

Zonnecellen worden geproduceerd uit eenkristallen, waarvan het rendement ongeveer 20% is. Ze zijn duur omdat ze het meest efficiënt zijn. Polykristallen zijn veel goedkoper, omdat in dit geval de kwaliteit van hun werk direct afhangt van de zuiverheid van het silicium dat bij de vervaardiging wordt gebruikt.

Elementen op basis van amorf silicium zijn de basis geworden voor de productie van flexibele dunne-film zonnepanelen. De technologie van hun vervaardiging is veel eenvoudiger, de kosten zijn lager, maar de efficiëntie is minder - niet meer dan 6%. Ze slijten snel. Daarom worden er, om hun levensduur te verbeteren, selenium, gallium en indium aan toegevoegd.

Gebruik

Draagbare elektronica

Voor het voorzien van stroom en/of het opladen van de batterijen van diverse consumentenelektronica - rekenmachines, spelers, zaklampen, etc.

Energievoorziening van gebouwen

Zonnebatterij op het dak van het huis

Zonnecellen van groot formaat, zoals zonnecollectoren, worden veel gebruikt in tropische en subtropische gebieden met een groot aantal zonnige dagen. Vooral populair in de mediterrane landen, waar ze op de daken van huizen worden geplaatst.

Nieuwe huizen in Spanje zijn sinds maart 2007 uitgerust met zonneboilers om tussen 30% en 70% van hun warmwaterbehoefte te voorzien, afhankelijk van de locatie van de woning en het verwachte waterverbruik. Niet-residentiële gebouwen (winkelcentra, ziekenhuizen, enz.) moeten fotovoltaïsche apparatuur hebben.

Momenteel zorgt de overstap naar zonnepanelen voor veel kritiek bij mensen. Dit komt door de stijging van de elektriciteitsprijzen, rommel van het natuurlijke landschap. Tegenstanders van de transitie zonnepanelen worden bekritiseerd voor dergelijke transitie, als eigenaren van huizen en gronden waarop zonnepanelen geplaatst en windparken, subsidies van de staat ontvangen, terwijl gewone huurders dat niet doen. In dit verband heeft het Duitse federale ministerie van Economische Zaken een wetsvoorstel ontwikkeld dat het in de nabije toekomst mogelijk maakt om voordelen in te voeren voor huurders die in huizen wonen die worden voorzien van energie uit fotovoltaïsche installaties of thermische centrales blokkeren. Naast de betaling van subsidies aan eigenaren van huizen die alternatieve energiebronnen gebruiken, is het de bedoeling om subsidies te betalen aan huurders die in deze huizen wonen.

Gebruik in de ruimte

Zonnepanelen zijn een van de belangrijkste manieren om elektrische energie op ruimtevaartuigen op te wekken: ze werken lange tijd zonder materiaal te verbruiken en zijn tegelijkertijd milieuvriendelijk, in tegenstelling tot nucleaire en radio-isotoop-energiebronnen.

Wanneer ze echter op grote afstand van de zon vliegen (buiten de baan van Mars), wordt het gebruik ervan problematisch, omdat de stroom van zonne-energie omgekeerd evenredig is met het kwadraat van de afstand tot de zon. Bij het vliegen naar Venus en Mercurius daarentegen neemt het vermogen van zonnebatterijen aanzienlijk toe (in de regio van Venus met 2 keer, in de regio van Mercurius met 6 keer).

Gebruik in de geneeskunde

Zuid-Koreaanse wetenschappers hebben een onderhuidse zonnecel ontwikkeld. Een miniatuur energiebron kan onder de huid van een persoon worden geïmplanteerd om de goede werking van in het lichaam geïmplanteerde apparaten, zoals een pacemaker, te garanderen. Zo'n batterij is 15 keer dunner dan een haar en kan zelfs worden opgeladen als er zonnebrandcrème op de huid wordt aangebracht.

Wat is efficiëntie?

De efficiëntie van een batterij is dus de hoeveelheid potentieel die deze daadwerkelijk genereert, aangegeven als een percentage. Om het te berekenen, is het noodzakelijk om het vermogen van elektrische energie te delen door het vermogen van zonne-energie die op het oppervlak van zonnepanelen valt.

Nu ligt dit cijfer in het bereik van 12 tot 25%. Hoewel het in de praktijk, gezien de weers- en klimatologische omstandigheden, niet boven de 15 uitkomt. De reden hiervoor zijn de materialen waarvan zonnebatterijen worden gemaakt. Silicium, de belangrijkste "grondstof" voor hun vervaardiging, heeft niet het vermogen om het UV-spectrum te absorberen en kan alleen werken met infraroodstraling.Helaas verspillen we door dit tekort de energie van het UV-spectrum en gebruiken deze niet goed.

Impact op de prestaties van verschillende factoren.

Het verhogen van de efficiëntie van zonnepanelen is een hoofdpijndossier voor alle onderzoekers die in deze richting werken. Tot op heden ligt de efficiëntie van dergelijke apparaten in het bereik van 15 tot 25%. Het percentage is erg laag. Zonnebatterijen zijn een buitengewoon grillig apparaat, waarvan de stabiele werking van vele redenen afhangt.

De belangrijkste factoren die de prestaties op twee manieren kunnen beïnvloeden, zijn:

• Basismateriaal voor zonnecellen. De zwakste in dit opzicht zijn polykristallijne zonnepanelen met een rendement tot 15%. Modules op basis van indium-gallium of cadmium-tellurium, met een productiviteit tot 20%, kunnen als veelbelovend worden beschouwd.
• Oriëntatie zonne-ontvanger. Idealiter moeten zonnepanelen met hun werkoppervlak in een rechte hoek naar de zon zijn gericht. In deze positie moeten ze zo lang mogelijk zijn. Om de duur van de juiste positionering van de modules in het gebied van de zon te verlengen, hebben duurdere tegenhangers in hun arsenaal een zonnevolgapparaat dat de batterijen roteert volgens de beweging van de ster.
• Oververhitting van installaties. Hoge temperaturen hebben een negatief effect op de stroomopwekking, daarom is het tijdens de installatie noodzakelijk om voor voldoende ventilatie en koeling van de panelen te zorgen. Dit wordt bereikt door een geventileerde opening tussen het paneel en het installatieoppervlak te installeren.
• De schaduw die door een object wordt geworpen, kan de efficiëntie van het hele systeem aanzienlijk bederven.

Door aan alle eisen te voldoen en, indien mogelijk, de panelen op de juiste plaats te installeren, kunt u zonnepanelen krijgen met een hoog rendement. Het is hoog, niet maximaal. Feit is dat de berekende of theoretische efficiëntie een waarde is die is afgeleid in laboratoriumomstandigheden, met gemiddelde parameters van daglichturen en het aantal bewolkte dagen.

In de praktijk zal het rendementspercentage uiteraard lager zijn.

Zonne-energie ophalen batterijen voor thuis, kunt u zich beter concentreren op de onderste prestatielimiet dan op de bovenste. Door op deze manier de zonnepanelen en alle componenten te selecteren die geschikt zijn voor de taak, weet u zeker dat het vermogen van de geïnstalleerde installatie voldoende is. Door in de berekeningen een lagere prestatiegrens te kiezen, kunt u besparen op de aanschaf van extra panelen die worden ingekocht voor herverzekering bij stroomuitval.

Ontwikkelingsperspectief stimuleren.

Tot op heden is het absolute record van efficiëntie in zonne-energie in handen van Amerikaanse ontwikkelaars en bedraagt ​​42,8%. Deze waarde is 2% hoger dan het vorige record in 2010. Met de verbetering van een zonnecel van kristallijn silicium is een recordhoeveelheid energie behaald. Het unieke van een dergelijke studie is het feit dat alle metingen uitsluitend onder werkomstandigheden zijn uitgevoerd, dat wil zeggen niet in laboratorium- en kasgebouwen, maar op echte plaatsen van de voorgestelde installatie.

Aan de zijlijn van dezelfde technische laboratoria stopt het werk om het laatste record te verhogen niet. Het volgende doel van de ontwikkelaars is de efficiëntiegrens van zonnepanelen op 50%.Elke dag komt de mensheid steeds dichter bij het moment waarop zonne-energie de huidige schadelijke en dure energiebronnen volledig zal vervangen, en op één lijn zal komen met reuzen als waterkrachtcentrales.

Rendement van verschillende soorten zonnepanelen

Alle moderne zonnecellen werken op basis van de fysische eigenschappen van halfgeleiders. Fotonen van zonlicht, die op fotovoltaïsche panelen vallen, slaan elektronen uit de buitenste banen van atomen. Als gevolg hiervan begint hun beweging, wat leidt tot het verschijnen van een elektrische stroom.

Enkele panelen kunnen geen normale stroom leveren, dus worden ze in bepaalde hoeveelheden aangesloten op een gewone zonnebatterij. Hoe meer fotovoltaïsche cellen bij het systeem betrokken zijn, hoe hoger het uitgangsvermogen van elektriciteit zal zijn.

Als u het principe van de panelen kent, kunt u hun efficiëntie bepalen. Theoretisch is de definitie van efficiëntie de hoeveelheid geproduceerde elektriciteit gedeeld door de hoeveelheid energie van de zonnestralen die op een bepaald paneel vallen. Theoretisch kunnen moderne systemen tot 25% leveren, maar in werkelijkheid is dit niet meer dan 15%. Veel hangt af van het materiaal waarvan de panelen zijn gemaakt. Het veelgebruikte silicium kan bijvoorbeeld alleen infraroodstralen absorberen en de energie van ultraviolette stralen wordt er niet door waargenomen en wordt verspild.

Momenteel wordt er gewerkt aan de creatie van meerlaagse panelen, die het mogelijk maken om zonnepanelen met een hoog rendement te vervaardigen. Hun ontwerp omvat verschillende materialen in verschillende lagen. Ze zijn zo geselecteerd dat ze alle belangrijke energiekwanta kunnen opvangen.Dat wil zeggen, elke laag van een bepaald materiaal is in staat om een ​​van de soorten energie te absorberen.

Theoretisch kan voor dergelijke apparaten de efficiëntie oplopen tot 87%, maar in de praktijk is de technologie voor het vervaardigen van dergelijke panelen behoorlijk gecompliceerd. Bovendien zijn hun kosten veel hoger in vergelijking met standaard zonnesystemen.

Het rendement van een zonnebatterij hangt grotendeels af van het type silicium dat in zonnecellen wordt gebruikt. Alle panelen op basis van dit materiaal zijn onderverdeeld in drie typen:

• Monokristallijn, met een rendement van 10-15%. Ze worden als het meest effectief beschouwd en hun prijs is merkbaar hoger dan die van andere apparaten.
• Polykristallijne hebben lagere tarieven, maar hun kosten per watt zijn veel lager. Bij gebruik van hoogwaardige materialen zijn dergelijke panelen soms superieur in efficiëntie aan monokristallen.
• Flexibele dunnefilmpanelen op basis van amorf silicium. Ze zijn gemakkelijk te vervaardigen en goedkoop. De efficiëntie van deze apparaten is echter erg laag, ongeveer 5-6%. Geleidelijk aan, tijdens het gebruik, nemen hun prestaties af, de productiviteit wordt lager.

voordelen

1. Doordat er geen bewegende delen en elementen in de panelen zitten, wordt de duurzaamheid vergroot. Fabrikanten garanderen een levensduur van 25 jaar.
2. Als u zich aan alle regels voor routineonderhoud en bediening houdt, neemt de werking van dergelijke systemen toe tot 50 jaar. Onderhoud is vrij eenvoudig - reinig de fotocellen tijdig van stof, sneeuw en andere natuurlijke verontreinigingen.
3. Het is de duurzaamheid van het systeem die bepalend is voor de aanschaf en plaatsing van panelen. Nadat alle kosten zijn betaald, is de opgewekte elektriciteit gratis.

Het belangrijkste obstakel voor het wijdverbreide gebruik van dergelijke systemen zijn hun hoge kosten. Met het lage rendement van zonnepanelen voor huishoudens, bestaan ​​er ernstige twijfels over de economische noodzaak van deze specifieke methode van elektriciteitsopwekking.

Maar nogmaals, het is noodzakelijk om de mogelijkheden van deze systemen redelijk te evalueren en op basis hiervan het verwachte rendement te berekenen. Het zal niet mogelijk zijn om traditionele elektriciteit volledig te vervangen, maar het is heel goed mogelijk om geld te besparen door gebruik te maken van zonnesystemen.

Bovendien is het moeilijk om dergelijke voordelen niet op te merken als:

• Elektriciteit krijgen in de meest afgelegen gebieden van de bewoonde wereld;
• autonomie;
• Geruisloosheid.

Nadelen van zonne-energie

• De noodzaak om grote gebieden te gebruiken;
• De zonnecentrale werkt 's nachts niet en werkt niet effectief in de avondschemering, terwijl de piek van het stroomverbruik juist in de avonduren optreedt;
• Ondanks de milieuzuiverheid van de ontvangen energie, bevatten de zonnecellen zelf giftige stoffen, zoals lood, cadmium, gallium, arseen, enz.

Zonne-energiecentrales worden bekritiseerd vanwege de hoge kosten, evenals de lage stabiliteit van complexe loodhalogeniden en de toxiciteit van deze verbindingen. Momenteel wordt actief gewerkt aan de ontwikkeling van loodvrije halfgeleiders voor bijvoorbeeld zonnecellen op basis van bismut en antimoon.

Door hun lage rendement, dat op zijn best 20 procent bereikt, worden zonnepanelen erg heet. De resterende 80 procent van de zonne-energie Het licht verwarmt de zonnepanelen tot gemiddelde temperatuur rond de 55°C. VAN een stijging van de temperatuur van de fotovoltaïsche cel met 1° daalt het rendement met 0,5%.Deze afhankelijkheid is niet-lineair en een verhoging van de elementtemperatuur met 10° leidt tot een afname van het rendement met bijna een factor twee. Actieve elementen van koelsystemen (ventilatoren of pompen) die koelmiddel pompen, verbruiken een aanzienlijke hoeveelheid energie, vereisen periodiek onderhoud en verminderen de betrouwbaarheid van het hele systeem. Passieve koelsystemen hebben zeer lage prestaties en kunnen de taak van het koelen van zonnepanelen niet aan.

Prestatieberekening

Het gebruik van zonne-energie en de economische rationaliteit van dergelijke concepten bepalen de effectiviteit van alle soorten zonnepanelen systemen. Allereerst worden de kosten van transformatie in aanmerking genomen. zonne-energie in elektriciteit.

Hoe winstgevend en effectief dergelijke systemen zijn, wordt bepaald door factoren als:

• Type zonnepanelen en aanverwante apparatuur;
• De efficiëntie van fotocellen en hun kosten;
• Klimaat omstandigheden. Verschillende regio's hebben verschillende zonneactiviteit. Het heeft ook invloed op de terugverdientijd.

Hoe de juiste uitvoering te kiezen?

Voordat u panelen koopt, moet u weten wat het vereiste rendement van een zonnebatterij kan zijn.

Is uw huishoudelijk verbruik bijvoorbeeld 100 kW/maand (volgens de elektriciteitsmeter), dan is het aan te raden dat de zonnecellen eenzelfde hoeveelheid produceren.

Hierover besloten. Laten we verder gaan.

Het is duidelijk dat het zonnestation alleen overdag werkt. Bovendien zal het naambordvermogen worden bereikt bij een heldere hemel. Bovendien kan het piekvermogen worden bereikt onder de voorwaarde dat de zonnestralen op het oppervlak vallen. in een rechte hoek.

Als de stand van de zon verandert, verandert ook de hoek van het paneel. Dienovereenkomstig zal bij grote hoeken een merkbare afname van het vermogen worden waargenomen.Dit is alleen op een heldere dag. Bij bewolkt weer kan een vermogensverlies van 15-20 keer worden gegarandeerd. Zelfs een kleine wolk of waas veroorzaakt een vermogensverlies van 2-3 keer

Hier moet ook rekening mee worden gehouden

Nu - hoe de bedrijfstijd van de panelen berekenen?

De bedrijfstijd waarin de batterijen effectief op bijna volledige capaciteit kunnen werken, is ongeveer 7 uur. Van 9.00 uur tot 16.00 uur. In de zomer is er meer daglicht, maar de opwekking van elektriciteit in de ochtend en avond is erg klein - binnen 20-30%. De rest, dit is 70%, wordt opnieuw overdag gegenereerd van 9.00 tot 16.00 uur.

Het blijkt dus dat als de panelen een vermogen van 1 kW hebben, in de zomer de zonnigste zijn een dag zal 7 kW / h genereren elektriciteit. Op voorwaarde dat ze van 9 tot 16 uur per dag werken. Dat komt neer op 210 kWh stroom per maand!

Dit is een paneelset. En één stopcontact met een vermogen van slechts 100 watt? Voor een dag geeft het 700 watt / uur. 21 kW per maand.

Hoe u uw zonnepaneel zo efficiënt mogelijk kunt laten werken?

De prestaties van elk zonnestelsel zijn afhankelijk van:

• temperatuur indicatoren;
• de invalshoek van de zonnestralen;
• staat van het oppervlak (het moet altijd schoon zijn);
• weersomstandigheden;
• de aan- of afwezigheid van een schaduw.

De optimale invalshoek van de zonnestralen op het paneel is 90 °, dat wil zeggen een rechte lijn. Er zijn al zonnestelsels uitgerust met unieke apparaten. Hiermee kunt u de positie van de ster in de ruimte volgen. Wanneer de positie van de zon ten opzichte van de aarde verandert, verandert ook de hellingshoek van het zonnestelsel.

De constante verwarming van de elementen heeft ook niet het beste effect op hun prestaties. Wanneer energie wordt omgezet, treden er ernstige verliezen op.Daarom moet er altijd een kleine ruimte worden gelaten tussen het zonnestelsel en het oppervlak waarop het is gemonteerd. De luchtstromen die erin gaan, dienen als een natuurlijke manier van koeling.

De zuiverheid van zonnepanelen is ook een belangrijke factor die hun efficiëntie beïnvloedt. Als ze sterk vervuild zijn, vangen ze minder licht op, waardoor hun efficiëntie afneemt.

Ook de juiste installatie speelt een grote rol. Bij de montage van het systeem is het onmogelijk om er een schaduw op te laten vallen. De beste kant waarop ze worden aanbevolen om te worden geïnstalleerd, is het zuiden.

Wat de weersomstandigheden betreft, kunnen we tegelijkertijd de populaire vraag beantwoorden of zonnepanelen werken bij bewolkt weer. Natuurlijk gaat hun werk door, want de elektromagnetische straling die van de zon komt, raakt de aarde het hele jaar door. Natuurlijk zullen de prestaties van de panelen (COP) aanzienlijk lager zijn, vooral in regio's met een overvloed aan regenachtige en bewolkte dagen per jaar. Met andere woorden, ze zullen elektriciteit opwekken, maar in veel kleinere hoeveelheden dan in regio's met een zonnig en warm klimaat.

Factoren die de efficiëntie van zonnecellen beïnvloeden

Kenmerken van de structuur van fotocellen veroorzaken een afname van de prestaties van de panelen bij toenemende temperatuur.

Gedeeltelijk dimmen van het paneel veroorzaakt een daling van de uitgangsspanning als gevolg van verliezen in het onverlichte element, dat begint te werken als een parasitaire belasting. Dit nadeel kan worden verholpen door op elke fotocel van het paneel een bypass te installeren. Bij bewolkt weer, bij afwezigheid van direct zonlicht, worden panelen die lenzen gebruiken om straling te concentreren uiterst inefficiënt, omdat het effect van de lens verdwijnt.

Uit de prestatiecurve van een fotovoltaïsch paneel blijkt dat om de grootste efficiëntie te bereiken, de juiste selectie van belastingsweerstand vereist is. Om dit te doen, worden de fotovoltaïsche panelen niet rechtstreeks aangesloten op de belasting, maar gebruiken ze een fotovoltaïsche systeembeheercontroller die zorgt voor een optimale werking van de panelen.

Hoe werkt een zonnebatterij?

Alle moderne zonnecellen werken dankzij de ontdekking van de natuurkundige Alexandre Becquerel in 1839 - het principe van de werking van halfgeleiders.

Als de siliciumfotocellen op de bovenplaat worden verwarmd, komen de atomen van de siliciumhalfgeleider vrij. Ze proberen de atomen van de onderste plaat te vangen. In volledige overeenstemming met de wetten van de fysica moeten de elektronen van de bodemplaat terugkeren naar hun oorspronkelijke staat. Deze elektronen gaan op één manier open - door de draden. De opgeslagen energie wordt overgebracht naar de batterijen en teruggevoerd naar de bovenste siliciumwafel.

Verhaal

In 1842 ontdekte Alexandre-Edmond Becquerel het effect van het omzetten van licht in elektriciteit. Charles Fritts begon selenium te gebruiken om licht om te zetten in elektriciteit. De eerste prototypes van zonnecellen werden gemaakt door de Italiaanse fotochemicus Giacomo Luigi Chamichan.

Op 25 maart 1948 kondigde Bell Laboratories de oprichting aan van de eerste op silicium gebaseerde zonnecellen om elektrische stroom op te wekken. Deze ontdekking werd gedaan door drie medewerkers van het bedrijf - Calvin Souther Fuller, Daryl Chapin en Gerald Pearson.Al 4 jaar later, op 17 maart 1958, werd in de VS een satelliet met zonnepanelen gelanceerd, Avangard-1. Op 15 mei 1958 werd ook een satelliet met zonnepanelen gelanceerd, Sputnik-3, in de USSR.

Dit is interessant: in Duitsland gebouwd de hoogste windmolenpark ter wereld

Hoe snel betalen zonnepanelen zich terug?

De kosten van zonnepanelen zijn tegenwoordig vrij hoog. En rekening houdend met de lage waarde van de efficiëntie van de panelen, is de kwestie van hun terugverdientijd zeer relevant. De levensduur van batterijen op zonne-energie is ongeveer 25 jaar of meer. We zullen het even later hebben over de oorzaak van zo'n lange levensduur, maar voor nu zullen we de hierboven genoemde vraag ontdekken.

De terugverdientijd wordt beïnvloed door:

• Geselecteerd apparaattype. Enkellaagse zonnecellen hebben een lager rendement dan meerlaagse zonnecellen, maar ook een veel lagere prijs.
• Geografische locatie, dat wil zeggen, hoe meer zonlicht in uw gebied, hoe sneller de geïnstalleerde module zijn vruchten afwerpt.
• Kosten van apparatuur. Hoe meer geld u uitgeeft aan de aankoop en installatie van elementen die deel uitmaken van het zonne-energiebesparende systeem, hoe langer de terugverdientijd.
• De kosten van energiebronnen in uw regio.

De gemiddelde terugverdientijd voor de landen van Zuid-Europa is 1,5-2 jaar, voor de landen van Centraal-Europa - 2,5-3,5 jaar, en in Rusland is de terugverdientijd ongeveer 2-5 jaar. In de nabije toekomst zal het rendement van zonnepanelen aanzienlijk toenemen, dit komt door de ontwikkeling van meer geavanceerde technologieën die het rendement verhogen en de kosten van panelen verlagen. En daardoor wordt ook de periode dat het energiebesparingssysteem op zonne-energie zichzelf terugbetaalt, korter.

Laatste ontwikkelingen die de efficiëntie verhogen

Bijna elke dag kondigen wetenschappers over de hele wereld de ontwikkeling aan van een nieuwe methode om de efficiëntie van zonnepanelen te verhogen. Laten we kennis maken met de meest interessante van hen. Vorig jaar introduceerde Sharp een zonnecel aan het publiek met een rendement van 43,5%. Ze waren in staat om dit cijfer te bereiken door een lens te installeren om de energie direct in het element te concentreren.

Duitse natuurkundigen blijven niet achter bij Sharp. In juni 2013 introduceerden ze hun zonnecel met een oppervlakte van slechts 5,2 vierkante meter. mm, bestaande uit 4 lagen halfgeleiderelementen. Met deze technologie kon een efficiëntie van 44,7% worden bereikt. Maximale efficiëntie wordt ook hier bereikt door de concave spiegel scherp te stellen.

In oktober 2013 werden de resultaten van het werk van wetenschappers uit Stanford gepubliceerd. Ze hebben een nieuwe hittebestendige composiet ontwikkeld die de prestaties van fotovoltaïsche cellen kan verbeteren. De theoretische waarde van efficiëntie is ongeveer 80%. Zoals we hierboven schreven, zijn halfgeleiders, waaronder silicium, in staat om alleen IR-straling te absorberen. De werking van het nieuwe composietmateriaal is er dus op gericht om hoogfrequente straling om te zetten in infrarood.

Engelse wetenschappers waren de volgende. Ze ontwikkelden een technologie die de celefficiëntie met 22% kan verhogen. Ze stelden voor om aluminium nanospikes op het gladde oppervlak van dunnefilmpanelen te plaatsen. Dit metaal is gekozen vanwege het feit dat het geen zonlicht absorbeert, maar juist verstrooit. Daardoor neemt de hoeveelheid opgenomen zonne-energie toe. Vandaar de toename van de prestaties van zonnebatterijen.

Alleen de belangrijkste ontwikkelingen worden hier gegeven, maar de zaak is daar niet toe beperkt. Wetenschappers vechten voor elke tiende van een procent, en tot nu toe slagen ze. Laten we hopen dat in de nabije toekomst het rendement van zonnepanelen op het juiste niveau zal zijn. Dan is het voordeel van het gebruik van de panelen immers maximaal.

Het artikel is opgesteld door Abdullina Regina

Moskou gebruikt al nieuwe technologieën voor het verlichten van straten en parken, ik denk dat de economische efficiëntie daar is berekend:

Soorten fotocellen op zonne-energie en hun efficiëntie

De werking van zonnepanelen is gebaseerd op de eigenschappen van halfgeleiderelementen. Zonlicht dat op fotovoltaïsche panelen valt, schakelt elektronen uit de buitenste baan van atomen door fotonen. Het resulterende grote aantal elektronen zorgt voor een elektrische stroom in een gesloten circuit. Een of twee panelen voor normaal vermogen is niet genoeg. Daarom worden meerdere stukken samengevoegd tot zonnepanelen. Om de benodigde spanning en vermogen te verkrijgen, worden ze parallel en in serie geschakeld. Een groter aantal zonnecellen geeft een groter oppervlak voor het absorberen van zonne-energie en produceert meer vermogen.

Fotocellen

Een van de manieren om de efficiëntie te verhogen, is het maken van meerlaagse panelen. Dergelijke structuren bestaan ​​uit een reeks materialen die in lagen zijn gerangschikt. De selectie van materialen wordt zo uitgevoerd dat quanta van verschillende energieën worden vastgelegd. Een laag met één materiaal absorbeert de ene soort energie, met een tweede de andere, enzovoort. Hierdoor is het mogelijk om zonnepanelen te maken met een hoog rendement. Theoretisch kunnen dergelijke sandwichpanelen zorgen voor: Efficiëntie tot 87 procent. Maar dit is in theorie, maar in de praktijk is de fabricage van dergelijke modules problematisch. Bovendien worden ze erg duur.

De efficiëntie van zonnesystemen wordt ook beïnvloed door het type silicium dat in zonnecellen wordt gebruikt. Afhankelijk van de productie van het siliciumatoom kunnen ze worden onderverdeeld in 3 soorten:

• Monokristallijn;
• Polykristallijn;
• Amorf silicium panelen.

Zonnecellen gemaakt van monokristallijn silicium hebben een rendement van 10-15 procent. Ze zijn het meest efficiënt en kosten het meest. Polykristallijne siliciummodellen hebben de goedkoopste watt aan elektriciteit. Veel hangt af van de zuiverheid van de materialen en in sommige gevallen kunnen polykristallijne elementen effectiever zijn dan eenkristallen.

Amorf siliciumpaneel