Sončni kolektorji nove generacije (foto in video)

Kako so prišli vsi isti sončni kolektorji nove generacije? Poglejmo naročilo. Preteklo je skoraj 150 let od vzpostavitve fizične možnosti neposredne pretvorbe sončne svetlobe v električno energijo na osnovi p-n-stičišča. In v začetku prejšnjega stoletja so znanstveniki ugotovili, da od naše dnevne svetlobe stalno prihaja približno 1,5 kW na 1 m2 zemeljske površine. V skladu s tem, v ekvatorialni coni - več, in na polih - manj.

Kasneje, v drugi polovici dvajsetega stoletja, predsednik Ukrajinske akademije znanosti. Čl. Vernadsky, ki analizira razvoj zemeljskega uma, je predvideval, da bo v naslednjih 1,5 stoletjih človeštvo alternativno prešlo na sončno energijo, ko:

  • bodo čutili pravo ceno okolja;
  • bo tehnično rešil problem preoblikovanja "dane" svetlobne energije v poceni električno.

Študije o neposredni pretvorbi svetlobne energije v električno se niso nikoli ustavile. Vendar je človeštvo to storilo šele, ko je prišlo v vesolje. Prvi sončni kolektorji, po visoki ceni, ki niso posvečali pozornosti, na umetnih satelitih Zemlje so imeli učinkovitost okoli 10%. Vendar je treba opozoriti, da v vakuumu tok fotona ne zmanjša atmosfere.

Problem visokih stroškov

\ t

Ne tako dolgo nazaj (pred 5 leti), strošek prvega kWh električne energije, ki je bil porabljen v Ameriki s pomočjosončni kolektorji so se gibali od 0,25 do 0,8 $. Levji delež v njej so bili stroški izdelave visokotehnološke osnovne opreme, ki je bila nameščena na takšnih elektrarnah. Razlog za to stanje je bil ta:

  • Polprevodniki, ki se uporabljajo v baterijah, morajo biti praktično 100-odstotno čisti in homogeni. Seveda njihova proizvodnja ne more biti poceni.
  • Območja za sprejemanje svetlobe so zelo občutljiva na zmanjšanje intenzivnosti fotonskega toka. Moč polprevodniških elementov proizvodne naprave je takoj padla tudi iz žarkov sončnih oblakov. Zmanjšali so generacijo in tako prekinili sinhrono delovanje celotne baterije. Zato polprevodniške naprave ni bilo mogoče priključiti na porabnika električne energije brez vmesne ravni - velike baterije, ki je prav tako povečala osnovna sredstva.
  • Učinkovitost sončnih celic, ustvarjenih z uporabo kristalnega silicija, ne presega 15%. In ko je bila onesnažena s površino za sprejemanje svetlobe, je padla še nižje.
  • Konstrukcija sončnih celic na osnovi silicijevih polprevodnikov je precej toga. Zato smo za vzpostavitev sončne energije potrebovali raven, proste površine in to tudi stane denar.
  • Danes na Zemlji ni take osebe, ki ne bi razumela, da se bodo rezerve organskega goriva sčasoma zmanjkale in da je jedrska energija alternativa, ki ni ekološko varna. Zato si po svetu prizadevamo, da bi sončna energija postala poceni in konkurenčna.sposobni

    Pot do sončne energije danes

    Prva naloga znanstvenikov, vključenih v raziskave o vprašanjih sončne energije, je bila izdelava polprevodnikov na osnovi kompozitnih materialov za:

    • povečanje učinkovitosti fotocelic;
    • naredijo svoje modele sestavljene iz akumulatorja, bolj plastične;
    • fotocelice, občutljive na svetlobo infrardečega spektra sončnega sevanja, katerih gostota pretoka je veliko manj občutljiva na nihanje.

    Nove polprevodniške fotocelice Semeros

    In nove fotocelice, ki jih je uvedel Sempris leta 2014, dajejo dobiček približno 44%.Ti izdelki imajo večplastno notranjo strukturo, ki omogoča popolnejšo transformacijo gostega svetlobnega toka, ki ga koncentrirajo Fresnelove leče, na električno energijo.Slaba stran takšne nove generacije baterij je ta, da:

  • upravljanje je zelo zapleteno, s katerim je poseben računalniški sistem;
  • Delujejo učinkovito pri visoki in stabilni osvetljenosti;
  • cena fotocelic je veliko višja od klasične enoslojne silicijeve fotocelice.
  • Drugi način je bilo rusko podjetje "Hevel".Njihovi novi izdelki temeljijo na mikromorfnem siliciju.So veliko cenejši od kristalnih polprevodniških elementov.Čeprav imajo nižjo učinkovitost, proizvajajo stabilno napetost tudi pri nizki svetlobi, montaža sončnih celic iz fotomultiplikatorjev z mikromorfnim silicijem pa je tako lahka, da se lahko montirajo tudi brez okvirjev.

    Solarne baterije zuporaba nanotehnologije

    \ t

    Raziskovalni center za elektroniko Nevshtale (Švica) je razvil novo fotocelico z uporabo nanometrske tehnologije za nanos plasti mikroskopske debeline na silicijevo podlago. To vam omogoča povečanje učinkovitosti baterij za 15% z zajemanjem nevidnih infrardečih žarkov. To pomeni, da je celo običajno ogrevanje silicijevih fotocelic vir proizvodnje energije. Poleg tega imajo izdelki sami lep estetski videz, barvo strešnika in precej konkurenčno ceno, ki služi kot dodaten vir toplote v zasebnem domu.

    Podjetje Lux Capital v New Yorku dela nekoliko v nasprotni smeri. Njeni strokovnjaki so ustvarili prilagodljiv film sončnih akumulatorjev na osnovi polimernih kompozitov. Vidna je praktična korist nove vrste zbirk fotocelic:

    • katera koli površina se lahko uporablja za njihovo pritrditev;
    • se spreminjajo v električno in vidno svetlobo ter infrardeče;
    • lahko se uporabljajo v življenjskih pogojih.

    Učinkovitost novih plastičnih solarnih celic je doslej znašala od 4 do 6%, vendar pa bodo, kot pravijo predstavniki podjetja, naslednja generacija izdelkov podjetja Lux Capital pokazala učinkovitost na ravni 30%.

    Možnosti za razvoj v prihodnjih letih

    \ t

    Znano je, da so proizvodi, ki vstopajo na trg, rezultat dela znanstvenikov v preteklih, včasih - dolgih letih. Vendar se znanost hitro razvija. In v laboratorijih je veliko dogodkov, ki bodo dani jutri, morda takšni plodovi, da bodo potrošniki v 10-15 letih pozabili, da je bilo tolastne toplotne in jedrske energije.

  • Dandanes se v vseh podrobnostih perovskiti (kalcijevi titanati) preučujejo v mnogih svetovnih laboratorijih. To je velik razred mineralov s kristalno strukturo. Šele leta 2009 je bila odkrita njihova zmožnost spreminjanja svetlobe v električno energijo. Danes pa je učinkovitost sončnih celic s piroksitnimi fotocelicami približno 20%. V tem primeru so stroški proizvodnje izdelkov iz kalcijevega titana veliko nižji od proizvodnje silicija.
  • Pomanjkljivost piroksidov je v tem, da vsebujejo svinec, ki pri najmanjši vlažnosti tvori strupene soli. Zato, dokler te napake ni mogoče odpraviti, piroksit baterije ne morejo vstopiti na trg.

  • Pred pol stoletja je Jores Alferov raziskoval polprevodniške strukture. Za svoje dejavnosti je prejel Nobelovo nagrado, vendar se je praktična uporaba njegovega dela začela iskati šele danes.
  • Izkazalo se je, da lahko na steklo nanesemo plast silicija debeline 2 mikronov, tako da se izdelek spremeni v poceni fotocelico, ki lahko pretvori svetlobo v elektriko z večjo učinkovitostjo kot čisti kristalni silicij.

  • Izvajajo se aktivne preiskave nečistoč, s katerimi se v strukturi silicija izboljša njihova fizikalna lastnost, da se tvori p-n-stičišče z višjo električno razliko v potencialih. Preučujejo selen, telurid, baker, kadmij, galij, arzen in mnoge druge elemente in minerale. S posebej izbranimi nečistočami lahko silicij postane manj občutljiv na nihanja svetlobnega toka.