Ant stogo koncentruojamos fotoelektros bandymuose lauke laimi daugiau nei silicį

& quot;Saulės elementai buvo brangūs, bet dabar jie'pasipigia," sakė Chrisas Giebink, Charles K. Etner Elektros inžinerijos docentas, Penn State."Todėl saulės elementas nebėra dominuojantis jos gaminamos energijos sąnaudos. Didžiąją dalį išlaidų vis daugiau sudaro visa kita – inverteris, montavimo darbai, mokesčiai už leidimus ir t. t. – visa tai, į ką mes nepaisydavome."

Šis besikeičiantis ekonomikos kraštovaizdis padidino efektyvumą. Priešingai nei silicio saulės baterijos, kurios šiuo metu rinkoje dominuoja nuo 15 iki 20 procentų efektyvumo, fotovoltinė energija sutelkia saulės šviesą į mažesnius, bet daug efektyvesnius saulės elementus, tokius kaip naudojami palydovuose, kad bendras efektyvumas būtų 35–40 procentų. Dabartinės CPV sistemos yra didelės – skelbimų lentų dydžio – ir turi suktis, kad galėtų sekti saulę dienos metu. Šios sistemos gerai veikia atviruose laukuose, kuriuose yra daug vietos ir daug tiesioginės saulės.

& quot;Ką mes'bandome padaryti, tai sukurti didelio efektyvumo CPV sistemą, kurios formos veiksnys būtų tradicinis silicio saulės kolektorius," pasakė Giebink.

Norėdami tai padaryti, mokslininkai į stiklo lakštą, kuris slysta tarp plastikinių lęšių matricų, įdėjo mažyčius, maždaug pusės milimetro kvadrato dydžio, kelių jungčių saulės elementus. Visas išdėstymas yra maždaug dviejų centimetrų storio, o sekimas atliekamas stumiant saulės elementų lakštą į šoną tarp lęšių masyvo, kol skydas lieka pritvirtintas ant stogo. Visą dieną' stebėti reikia maždaug vieno centimetro judėjimo, o tai praktiškai nepastebima.

& quot;Mūsų tikslas šiais naujausiais eksperimentais buvo parodyti tokios sistemos techninį įgyvendinamumą," pasakė Giebink."Sukūrėme prototipą su vienu mikroelementu ir lęšių pora, kurie sutelkė saulės šviesą daugiau nei 600 kartų, išnešėme į lauką ir automatiškai sekdavo saulę per visą dieną."

Kadangi komanda turėjo tiksliai žinoti, kiek tiesioginių ir išsklaidytų saulės spindulių buvo bandymo metu, jie įsikūrė Russell E. Larson žemės ūkio tyrimų centre Peno valstijoje, kur yra Nacionalinės vandenynų ir atmosferos administracijos paviršiaus radiacijos stebėjimo vieta. Absolventai Jared Price ir Alex Grede dirbo kartu su tyrėju Baominu Wangu, kad išbandytų sistemą per dvi saulėtas dienas nuo aušros iki sutemų kartu su komerciniu silicio saulės elementu.

Mokslininkai „Nature Energy“ praneša, kad CPV sistema pasiekė 30 procentų efektyvumą, priešingai nei 17 procentų silicio elemento efektyvumas. Iš viso per visą dieną CPV sistema pagamino 54 procentais daugiau energijos nei silicis ir galėjo pasiekti 73 procentus, jei būtų išvengta mikroelementų šildymo nuo intensyvių saulės spindulių.

Pasak Giebinko, ši integruota stebėjimo CPV technologija puikiai tiktų vietose, kur daug tiesioginių saulės spindulių, pavyzdžiui, pietvakariuose JAV ar Australijoje.

Giebink pažymi, kad vis dar laukia dideli iššūkiai siekiant išplėsti sistemą į didesnes sritis ir įrodyti, kad ji gali patikimai veikti ilgą laiką, tačiau jis išlieka optimistas.

& quot;Turėdami tinkamą inžineriją, mes' žiūrime į laipsnišką efektyvumo pokytį, kuris galėtų būti naudingas įvairiose srityse nuo stogų iki elektra varomų transporto priemonių – tikrai bet kur' svarbu gaminti daug saulės energijos iš riboto ploto."