Αποδοτικότητα ηλιακών κυψελών και πλαισίων
Κάθε χρόνο, τα προβλήματα της έλλειψης ενέργειας και της περιβαλλοντικής ρύπανσης γίνονται όλο και χειρότερα: οι ορυκτές πηγές εξαντλούνται και η ανθρώπινη κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας αυξάνεται συνεχώς. Σε αυτό το πλαίσιο, δεν είναι καθόλου περίεργο που οι επιστήμονες συνεχίζουν να βελτιώνουν εναλλακτικές μεθόδους παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.
Μαζί με άλλες καθαρές πηγές, όπως ο άνεμος, η παλίρροια, τα κύματα της θάλασσας, η θερμότητα της γης και άλλες, δεν χάνουν τη σημασία τους και ηλιακούς σταθμούς, παραδοσιακά κατασκευασμένο από μπαταρίες που βασίζονται σε φωτοβολταϊκά στοιχεία. Η κύρια απαίτηση για τα ηλιακά κύτταρα είναι η υψηλότερη δυνατή απόδοση, η υψηλότερη δυνατή απόδοση της μετατροπής της ηλιακής ακτινοβολίας σε ηλεκτρική ενέργεια.
Η σύλληψη με τα ηλιακά κύτταρα είναι ότι παρόλο που η ροή ακτινοβολίας (που ακτινοβολεί από τον Ήλιο και φτάνει στη Γη) έχει συγκεκριμένη ισχύ στο ανώτερο όριο της ατμόσφαιρας στην περιοχή των 1400 W / m2, εντούτοις σε συννεφιασμένο καιρό κοντά στην επιφάνεια της Γης η ευρωπαϊκή ήπειρος αποδεικνύεται μόνο 100 W / τ.μ. και ακόμη λιγότερο.
Απόδοση ηλιακής κυψέλης, μονάδας, συστοιχίας — Ο λόγος της ηλεκτρικής εξόδου ενός ηλιακού στοιχείου, μιας μονάδας, μιας μπαταρίας προς το γινόμενο της πυκνότητας ροής ηλιακής ενέργειας ανά περιοχή, αντίστοιχα, της κυψέλης, της μονάδας, της μπαταρίας.
Απόδοση της ηλιακής εγκατάστασης — Η αναλογία της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας προς την ηλιακή ενέργεια που λαμβάνεται κατά το ίδιο χρονικό διάστημα προς την επιφάνεια, η οποία αποτελεί την προβολή της περιοχής του ηλιακού σταθμού ηλεκτροπαραγωγής σε ένα επίπεδο κάθετο προς τις ακτίνες του ήλιου .
Τα πιο δημοφιλή ηλιακά πάνελ σήμερα καθιστούν δυνατή την εξαγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από τις ακτίνες του ήλιου με απόδοση 9 έως 24%. Η μέση τιμή μιας τέτοιας μπαταρίας είναι περίπου 2 ευρώ ανά watt, ενώ η βιομηχανική παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από φωτοβολταϊκά στοιχεία κοστίζει σήμερα 0,25 ευρώ ανά kWh. Εν τω μεταξύ, η Ευρωπαϊκή Ένωση Φωτοβολταϊκών προβλέπει ότι έως το 2021 το κόστος της βιομηχανικά παραγόμενης «ηλιακής» ηλεκτρικής ενέργειας θα μειωθεί στα 0,1 ευρώ ανά kWh.
Επιστήμονες από όλο τον κόσμο προσπαθούν να βελτιώσουν την αποτελεσματικότητά τους φωτοκύτταρα… Κάθε χρόνο κυκλοφορούν νέα από διάφορα ινστιτούτα, όπου ξανά και ξανά επιστήμονες καταφέρνουν να δημιουργούν ηλιακές μονάδες με ρεκόρ απόδοσης, ηλιακές μονάδες βασισμένες σε νέα χημική σύνθεση, ηλιακές μονάδες με πιο αποδοτικούς συγκεντρωτές κ.λπ.
Τα πρώτα ηλιακά κύτταρα υψηλής απόδοσης παρουσιάστηκαν δημόσια το 2009 από την Spectrolab. Στη συνέχεια η απόδοση των κυψελών έφτασε το 41,6%, ενώ παράλληλα ανακοινώθηκε η έναρξη της βιομηχανικής παραγωγής ηλιακών κυψελών με απόδοση 39% το 2011. Ως αποτέλεσμα, το 2016 η Spectrolab ξεκίνησε την παραγωγή ηλιακών συλλεκτών με απόδοση 30, 7% για διαστημόπλοια.
Το 2011Η Solar Junction με έδρα την Καλιφόρνια πέτυχε ακόμη υψηλότερη απόδοση 43,5% με ηλιακή κυψέλη 5,5 mm επί 5,5 mm, ξεπερνώντας το ρεκόρ που σημείωσε πρόσφατα η Spectrolab. Τα πολυεπίπεδα στοιχεία τριών επιπέδων σχεδιαζόταν να κατασκευαστούν σε εργοστάσιο, για την κατασκευή του οποίου χρειαζόταν δάνειο από το Υπουργείο Ενέργειας.
Ηλιακό σύστημα Sun Simba που περιλαμβάνει οπτικός συγκεντρωτήςκαι με απόδοση 26 έως 30%, ανάλογα με τον φωτισμό και τη γωνία πρόσπτωσης του φωτός, παρουσιάστηκε το 2012 από την καναδική εταιρεία Morgan Solar. Τα στοιχεία περιελάμβαναν αρσενίδιο του γαλλίου, γερμάνιο και πλεξιγκλάς.Αυτή η εξέλιξη επέτρεψε σε μια χήρα να αυξήσει την απόδοση των παραδοσιακών ηλιακών κυψελών πυριτίου.
Αιχμηρά κύτταρα τριών στιβάδων με βάση το ίνδιο, το γάλλιο και το αρσενίδιο, διαστάσεων 4 επί 4 mm, παρουσιάζουν απόδοση 44,4%. Επιδείχθηκαν το 2013. Όμως την ίδια χρονιά η γαλλική εταιρεία Soitec μαζί με το Berlin Center. Ο Helmholtz και ειδικοί από το Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ολοκλήρωσαν την ανάπτυξη ενός φωτοκυττάρου φακού Fresnel.
Η απόδοσή του είναι 44,7%. Και ένα χρόνο αργότερα, το 2014, το Ινστιτούτο Fraunhofer απέκτησε απόδοση 46%, πάλι σε ένα στοιχείο φακού Fresnel. Η δομή των ηλιακών κυψελών περιλαμβάνει τέσσερις ενώσεις: φωσφορικό γάλλιο ίνδιο, αρσενίδιο γάλλιο, αρσενίδιο ίνδιο γάλλιο και φωσφορικό ίνδιο.
Οι δημιουργοί του κυττάρου ισχυρίζονται ότι η μπαταρία, που αποτελείται από 52 μονάδες, συμπεριλαμβανομένων των φακών Fresnel (16 τετραγωνικά εκατοστά το καθένα) και των εξαιρετικά αποδοτικών φωτοκύτταρων λήψης (μόνο 7 τετραγωνικών χιλιοστών το καθένα) μπορεί, καταρχήν, να μετατρέψει 230 ήλιους φωτός σε ηλεκτρική ενέργεια… .
Η πιο πολλά υποσχόμενη εναλλακτική λύση σε σχέση με αυτό που έχουμε τώρα, οι αναλυτές βλέπουν τη δημιουργία στο εγγύς μέλλον φωτοβολταϊκών κυψελών με απόδοση περίπου 85%, λειτουργώντας με βάση την αρχή της διόρθωσης του ρεύματος που προκαλεί η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία του Ήλιου (εξάλλου, ηλιακό φως είναι ηλεκτρομαγνητικό κύμα με συχνότητα περίπου 500 THz) σε μια μικρή νανοκεραία μεγέθους λίγων νανόμετρων.