Fotovoltaicile cu concentrare pe acoperiș câștigă mult peste siliciu în testele în aer liber

& quot;Celulele solare înainte erau scumpe, dar acum'devin foarte ieftine," a spus Chris Giebink, Charles K. Etner profesor asistent de inginerie electrică, Penn State."Ca urmare, celula solară nu mai este costul dominant al energiei pe care o produce. Majoritatea costurilor constă din ce în ce mai mult în orice altceva -- invertorul, forța de muncă la instalare, taxele de autorizare etc. -- toate lucrurile pe care obișnuiam să le neglijăm."

Acest peisaj economic în schimbare a pus o primă pe eficiența ridicată. Spre deosebire de panourile solare din siliciu, care domină în prezent piața cu o eficiență de 15 până la 20 la sută, concentrarea energiei fotovoltaice concentrează lumina solară pe celule solare mai mici, dar mult mai eficiente, precum cele utilizate pe sateliți, pentru a permite eficiențe generale de 35 până la 40 la sută. Sistemele actuale CPV sunt mari -- de dimensiunea panourilor publicitare -- și trebuie să se rotească pentru a urmări soarele în timpul zilei. Aceste sisteme funcționează bine în câmpuri deschise, cu spațiu abundent și mult soare direct.

& quot;Ceea ce'încercăm să facem este să creăm un sistem CPV de înaltă eficiență sub forma unui panou solar tradițional de siliciu," spuse Giebink.

Pentru a face acest lucru, cercetătorii încorporează celule solare minuscule cu mai multe joncțiuni, de aproximativ o jumătate de milimetru pătrat, într-o foaie de sticlă care alunecă între o pereche de lentile din plastic. Întregul aranjament are aproximativ doi centimetri grosime și urmărirea se face prin alunecarea laterală a foii de celule solare între matricea lentilelor în timp ce panoul rămâne fixat pe acoperiș. Urmărirea unei zile întregi&necesită aproximativ un centimetru de mișcare, ceea ce este practic imperceptibil.

& quot;Scopul nostru în aceste experimente recente a fost să demonstrăm fezabilitatea tehnică a unui astfel de sistem," spuse Giebink."Am creat un prototip cu o singură microcelulă și o pereche de lentile care au concentrat lumina soarelui de peste 600 de ori, l-am scos în aer liber și l-au pus să urmărească automat soarele pe parcursul unei zile întregi."

Deoarece echipa trebuia să știe exact câtă lumină solară directă și difuză a existat în timpul testului, s-a înființat la Centrul de Cercetare Agricolă Russell E. Larson din Penn State, unde există un site de monitorizare a radiațiilor de suprafață a Administrației Naționale a Oceanic și Atmosferic. Studenții absolvenți Jared Price și Alex Grede au lucrat împreună cu cercetătorul post-doctoral Baomin Wang pentru a testa sistemul pe parcursul a două zile însorite, de la zori până la apus, chiar lângă o celulă solară din siliciu comercială.

Cercetătorii raportează în Nature Energy că sistemul CPV a atins o eficiență de 30%, în contrast cu eficiența de 17% a celulei de siliciu. Toate împreună pe parcursul întregii zile, sistemul CPV a produs cu 54% mai multă energie decât siliciul și ar fi putut ajunge la 73% dacă s-ar fi evitat încălzirea microcelulelor de la lumina intensă a soarelui.

Potrivit lui Giebink, această tehnologie CPV de urmărire încorporată ar fi perfectă pentru locuri cu multă lumină solară directă, cum ar fi sud-vestul SUA sau Australia.

Giebink observă că încă mai rămân provocări majore în extinderea sistemului la zone mai mari și pentru a demonstra că poate funcționa fiabil pe termen lung, dar rămâne optimist.

& quot;Cu o inginerie potrivită,'ne uităm la o schimbare treptată a eficienței care ar putea fi utilă în aplicații, de la acoperișuri la vehicule electrice -- cu adevărat oriunde' important să generezi multă energie solară dintr-o zonă limitată."