Νέο ρεκόρ απόδοσης φωτοβολταϊκών πάνελ
Τα σημερινά εμπορικά φωτοβολταϊκά πάνελ πυριτίου αγγίζουν αποδόσεις της τάξεως του 20%. Σύμφωνα με επιστήμονες ανακαλύφθηκε νέα τεχνική η οποία με τη βοήθεια του περοβσκίτη ξεπερνάμε το 44%. Σύντομα λοιπόν από φωτοβολταϊκά πλαίσια των 350Wp σε 1,65τμ θα έχουμε κάτι παραπάνω από 770Wp!!
Η ηλιακή ισχύς που φτάνει στην επιφάνεια της Γης μία ηλιόλουστη μέρα, μετά από ανακλάσεις και σκεδάσεις στην ατμόσφαιρα, είναι 1000W/m2. Η ηλιακή ενέργεια περικλείεται στα σωματίδια της ηλιακής ακτινοβολίας, τα φωτόνια. Τα ηλεκτρόνια του ημιαγώγιμου υλικού του φωτοβολταϊκού πάνελ απορροφούν την ενέργεια των φωτονίων, η αύξηση της ενέργειας των ηλεκτρονίων τα οδηγεί σε κίνηση εντός του ημιαγωγού, κίνηση που συνεπάγεται την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος.
Όμως ένα μόνο ποσοστό της ηλιακής ενέργειας μετατρέπεται σε ηλεκτρική σε ένα φωτοβολταϊκό πάνελ. Οι παράγοντες που καθορίζουν το βαθμό απόδοσης ενός φωτοβολταϊκού πάνελ είναι :
- Αντίσταση στη ροή των ηλεκτρονίων εντός του ημιαγωγού
- Απώλειες από ανάκλαση των φωτονίων
- Απώλειες από «απενεργοποίηση» των ηλεκτρονίων πριν προλάβουν να προσεγγίσουν τους ρευματοσυλλέκτες
- Μη απορροφώμενα φωτόνια είτε λόγω πολύ χαμηλής συχνότητας/ενέργειας είτε λόγω πολύ υψηλής συχνότητας/ενέργειας σε σχέση με τις ενεργειακές ιδιότητες και δυνατότητες του ημιαγωγού – το μεγαλύτερο ποσοστό απωλειών
Οι επιλογές για τη βελτιστοποίηση των παραπάνω παραγόντων είναι συχνά αντικρουόμενες και οι κατασκευαστές κάνουν έναν συμβιβασμό για να καταλήξουν στη βέλτιστη λύση.
Το πλέον χρησιμοποιούμενο υλικό για την κατασκευή φωτοβολταϊκών πάνελ είναι το πυρίτιο. Έχει μικρό κόστος κατασκευής – που σημαίνει χαμηλή τιμή πάνελ – και δίνει ικανοποιητικό βαθμό απόδοσης. Για κρύσταλλο πυριτίου υψηλής καθαρότητας – μονοκρυσταλλικό πάνελ – ο βαθμός απόδοσης ξεπερνά το 19%. Με τεχνικές μείωσης της ανακλαστικότητας της ηλιακής ακτινοβολίας έχει προσεγγιστεί βαθμός απόδοσης 23,95%. Το πάνελ πυριτίου έχει μεγάλη διάρκεια ζωής, με μείωση της απόδοσής του κατά 10-15% στα 25 χρόνια.
Επιστρώσεις από διαφορετικά υλικά μπορούν να αυξήσουν την απορρόφηση φωτονίων χαμηλότερης ή υψηλότερης ενέργειας. Πρόσφατα για λογαριασμό του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος επιστήμονες ανέπτυξαν μία φωτοβολταϊκή κυψέλη με επιστρώσεις από 4 υλικά – AlGaInP, AlGaInAs, GaInAs, Ge. Η κυψέλη βελτιστοποιεί την απορρόφηση ενέργειας από πολλά διαφορετικά μήκη κύματος της ακτινοβολίας. Επιτυγχάνεται βαθμός απόδοσης 30,9% και στο τέλος της διάρκειας ζωής του πάνελ 27,5%.
Σύμφωνα με το pv-magazine, την προηγούμενη εβδομάδα ερευνητές του πανεπιστημίου του Άμστερνταμ, ανακάλυψαν ότι ένα φωτοβολταϊκό πάνελ από στρώμα περοβσκίτη σε πυρίτιο μπορεί να προσεγγίσει βαθμό απόδοσης 44%. Ο περοβσκίτης εμφανίζει την ιδιότητα του «αποδοτικού πολλαπλασιασμού φορέων». Από ένα φωτόνιο ενεργοποιούνται για περισσότερο χρόνο περισσότερα ηλεκτρόνια και με τη βελτιστοποίηση της χρησιμοποίησης της ενέργειας των φωτονίων, μειώνεται η απώλειά της υπό τη μορφή θερμότητας. Οι επιστήμονες υποστηρίζουν ότι ο περοβσκίτης είναι ένα πολλά υποσχόμενο υλικό για την κατασκευή φωτοβολταϊκών πάνελ και οι έρευνες διεξάγονται πάνω στην αύξηση της ανθεκτικότητάς του στις καιρικές συνθήκες και την αύξηση της διάρκειας ζωής του.
