Trojnásobný solárny článok zvyšuje efektívnosť slnečnej energie

Vysoko efektívne viacnásobné solárne články a koncentrátorové moduly poskytujú vyššiu účinnosť ako predtým

Andreas Bett a Frank Dimroth s novými solárnymi článkami © Fraunhofer / Dirk Mahler
čítať nahlas

Solárna energia je k dispozícii na neurčito, ale výroba slnečnej energie je spomalená stále veľmi nízkou účinnosťou fotovoltaiky. Vedci teraz vyvinuli koncentrátorový solárny článok, ktorý využíva širší rozsah svetla a dosahuje rekordnú účinnosť viac ako 40 percent.

Zmena klímy a ubúdanie fosílnych zdrojov určujú energetický mix budúcnosti. Slnečná energia bude v tomto procese zohrávať zásadnú úlohu. Andreas Bett a Frank Dimroth z Fraunhoferovho inštitútu pre solárne energetické systémy ISE vo Freiburgu vyvinuli metamorfnú trojuholníkovú solárnu bunku pozostávajúcu zo zložených polovodičov III-V polovodičov galia lítium india fosfid, gálium indium arzenid a germánium. Špeciálny dizajn umožňuje optimálne využitie takmer celého spektra slnečného žiarenia na výrobu energie. Vedci dokázali premeniť viac slnečného svetla na elektrinu ako kedykoľvek predtým, so rekordnou účinnosťou 41, 1 percenta. Za svoju prácu dostávajú cenu Josepha von Fraunhofera 2010.

20 vrstiev na seba

Vysoká účinnosť je možná naskladaním niekoľkých solárnych článkov na seba veľmi dobrej kvality. „Náš trojitý solárny článok sa skladá z viac ako 20 jednotlivých vrstiev, ktoré sme všetky optimalizovali, “ vysvetľuje Dimroth. „Zlepšili sme tak štruktúru polovodičovej vrstvy, ako aj kvalitu materiálu, kovové kontakty, ako aj antireflexné vrstvy, aby sme dospeli k tomuto záveru.“ Pôvodne bolo pre vesmír vyvinutých viac solárnych článkov, väčšina satelitov vo vesmíre je nimi vybavená. Dodávajú elektrinu na prevádzku. Pretože výrobný proces je pomerne drahý, tieto bunky sa doteraz na Zemi nepoužívali.

Zosilňovač šošoviek umožňuje redukciu buniek

Kombinácia vysoko účinných článkov so šošovkovým zosilňovačom teraz zaisťuje, že v porovnaní s konvenčnými solárnymi modulmi je potrebných iba asi jedna pätina polovodičovej oblasti. Okolo tohto malého solárneho článku je vo vzdialenosti asi desať centimetrov Fresnelova šošovka. Táto štruktúra koncentruje slnečné svetlo faktorom 400 až 500. Aby sa bunky neprehriali, aplikujú sa na medený nosič, ktorý dostatočne dobre distribuuje teplo. Stačí teda pasívne ochladiť solárny článok. Bunky v špeciálne vyvinutých koncentrátorových moduloch majú veľkosť iba tri štvorcové milimetre.

„Vďaka tomuto dizajnu sa nám podarilo vyrobiť moduly s efektívnosťou vyše 29 percent, “ hovorí Bett. Tieto moduly sú na trhu od roku 2007 pod názvom FLATCON a používajú sa napríklad v španielskom solárnom parku. Pri vývoji metamorfovaných viacerých solárnych článkov tím už mnoho rokov úzko spolupracuje so spoločnosťou AZUR Space Solar Power v Heilbronne. Tento partner chce na trh uviesť vysoko efektívne solárne články 2011. zobraziť

(Fraunhofer Gesellschaft, 26.05.2010 - NPO)