Efisiensi sel surya dan modul
Setiap tahun, masalah kekurangan energi dan pencemaran lingkungan semakin parah: sumber daya fosil semakin menipis, dan konsumsi listrik manusia terus meningkat. Dalam konteks ini, tidak mengherankan jika para ilmuwan terus meningkatkan metode alternatif untuk menghasilkan listrik.
Bersama dengan sumber bersih lainnya, seperti angin, pasang surut, gelombang laut, panas bumi dan lain-lain, tidak kehilangan arti pentingnya dan pembangkit listrik tenaga surya, secara tradisional dibangun dari baterai berdasarkan sel fotovoltaik. Persyaratan utama sel surya adalah efisiensi setinggi mungkin, efisiensi konversi radiasi matahari menjadi listrik setinggi mungkin.
Tangkapan dengan sel surya adalah bahwa meskipun fluks radiasi (memancar dari Matahari dan mencapai Bumi) memiliki daya spesifik di batas atas atmosfer di wilayah 1400 W / m2, namun dalam cuaca mendung di dekat permukaan bumi pada benua eropa ternyata hanya 100 W/sq.m. dan bahkan lebih sedikit.
Efisiensi sel surya, modul, larik — Rasio output listrik sel surya, modul, baterai terhadap hasil kerapatan fluks energi surya per area, masing-masing, sel, modul, baterai.
Efisiensi pembangkit listrik tenaga surya — Rasio energi listrik yang dihasilkan terhadap energi matahari yang diterima selama interval waktu yang sama ke permukaan, yang merupakan proyeksi area pembangkit listrik tenaga surya pada bidang normal terhadap sinar matahari .
Panel surya paling populer saat ini memungkinkan untuk mengekstraksi listrik dari sinar matahari dengan efisiensi 9 hingga 24%. Harga rata-rata baterai semacam itu adalah sekitar 2 euro per watt, sedangkan produksi industri listrik dari sel fotovoltaik saat ini berharga 0,25 euro per kWh. Sementara itu, Asosiasi Fotovoltaik Eropa memperkirakan bahwa pada tahun 2021 biaya listrik "surya" yang dihasilkan industri akan turun menjadi €0,1 per kWh.
Ilmuwan dari seluruh dunia sedang mencoba untuk meningkatkan efisiensi mereka fotosel… Setiap tahun ada berita dari berbagai lembaga, di mana lagi dan lagi para ilmuwan berhasil membuat modul surya dengan efisiensi rekor, modul surya berdasarkan komposisi kimia baru, modul surya dengan konsentrator yang lebih efisien, dll.
Sel surya efisiensi tinggi pertama didemonstrasikan secara terbuka pada tahun 2009 oleh Spectrolab. Kemudian efisiensi sel mencapai 41,6%, sementara pada saat yang sama awal produksi industri sel surya dengan efisiensi 39% diumumkan pada tahun 2011. Hasilnya, pada tahun 2016 Spectrolab memulai produksi panel surya dengan efisiensi 30, 7% untuk pesawat ruang angkasa.
Di 2011Solar Junction yang berbasis di California mencapai efisiensi yang lebih tinggi sebesar 43,5% dengan sel surya berukuran 5,5 mm kali 5,5 mm, melampaui rekor yang baru-baru ini ditetapkan oleh Spectrolab. Elemen tiga tingkat berlapis-lapis direncanakan akan diproduksi di sebuah pabrik, yang pembangunannya membutuhkan pinjaman dari Kementerian Energi.
Tata surya Sun Simba yang meliputi konsentrator optikdan dengan efisiensi 26 hingga 30%, bergantung pada iluminasi dan sudut datangnya cahaya, dipresentasikan pada tahun 2012 oleh perusahaan Kanada Morgan Solar. Unsur-unsurnya termasuk gallium arsenide, germanium dan plexiglass.Perkembangan ini memungkinkan seorang janda untuk meningkatkan efisiensi sel surya silikon tradisional.
Sel trilayer tajam berdasarkan indium, gallium, dan arsenide, berukuran 4 kali 4 mm, menunjukkan efisiensi 44,4%. Mereka didemonstrasikan pada 2013. Namun di tahun yang sama, perusahaan Prancis Soitec, bekerja sama dengan Berlin Center. Helmholtz dan spesialis dari Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems telah menyelesaikan pengembangan fotosel lensa Fresnel.
Efisiensinya adalah 44,7%. Dan setahun kemudian, pada tahun 2014, Institut Fraunhofer memperoleh efisiensi sebesar 46%, sekali lagi pada elemen lensa Fresnel. Struktur sel surya berisi empat persimpangan: indium gallium fosfat, gallium arsenide, gallium indium arsenide dan indium fosfat.
Pencipta sel mengklaim bahwa baterai, yang terdiri dari 52 modul, termasuk lensa Fresnel (masing-masing 16 sq. cm) dan fotosel penerima yang sangat efisien (masing-masing hanya 7 sq. mm), pada prinsipnya dapat mengubah 230 matahari cahaya menjadi listrik … .
Alternatif paling menjanjikan untuk apa yang kita miliki sekarang, para analis melihat penciptaan sel fotovoltaik dalam waktu dekat dengan efisiensi sekitar 85%, bekerja berdasarkan prinsip mengoreksi arus yang disebabkan oleh radiasi elektromagnetik Matahari (setelah semua, sinar matahari adalah gelombang elektromagnetik dengan frekuensi sekitar 500 THz) pada antena nano kecil dengan ukuran beberapa nanometer.