Wprowadzenie do natryskowych paneli słonecznych

Odnawialne źródła energii są ostatnio gorącym tematem, a energia słoneczna może być najgorętszym – dosłownie iw przenośni. Energia słoneczna to energia dostarczana przez promienie słoneczne, a wykorzystana może zostać zamieniona na energię elektryczną i ciepło. Jest obfity, czysty i odnawialny.

Producenci i dostawcy ogniw słonecznych uważają, że technologia fotowoltaiczna ( PV ) będzie wytwarzać 15 procent energii zużywanej przez Stany Zjednoczone w 2020 r. [źródło: National Renewable Energy Laboratory ]. Energia słoneczna zyskuje na popularności na całym świecie: w Japonii w roku podatkowym kończącym się w marcu 2008 domy wytworzyły około 80 procent z łącznej liczby 1,9 miliona kilowatów energii słonecznej. Japonia dąży do zwiększenia produkcji energii słonecznej o 40 procent do 2030 r. [ źródło: Sala ]. Również do 2030 r. Narodowe Centrum Fotowoltaiki w Stanach Zjednoczonych (NCPV) postawiło sobie za cel wykorzystanie energii słonecznej do dostarczania 10 procent krajowej energii w godzinach szczytu, a także dostarczania energii słonecznej na rynki zagraniczne [źródło:Malscha ].

Wydaje się to dość łatwe — jest mnóstwo światła słonecznego. W rzeczywistości słońce dostarcza Ziemi wystarczającą ilość energii słonecznej w ciągu jednej godziny (4,3 x 1020 dżuli), aby zaspokoić wszystkie nasze potrzeby energetyczne przez rok (4,1 x 1020 dżuli) [źródło: Biello ]. Ale na przestrzeni lat dylemat polegał na tym, jak wykorzystać tę energię słoneczną i wykorzystać ją.

Tradycyjne panele słoneczne, takie jak na dachach, to krystaliczne krzemowe panele fotowoltaiczne – panele słoneczne, które składają się z kolekcji ogniw słonecznych. Ostatnio cienkowarstwowa technologia słoneczna stała się ulubieńcem przemysłu słonecznego. Cienkowarstwowe ogniwa słoneczne są wykonane w technologii CIGS (CuIn _1-x Ga _x Se ₂ ) i w przeciwieństwie do sztywnych paneli są elastyczne i mogą być stosowane w miejscach innych niż dachy (na oknach, bokach budynków, samochodach, komputery itp.).

Naukowcy z Australijskiego Uniwersytetu Narodowego (ANU) współpracują z firmą zajmującą się energią słoneczną Spark Solar Australia i fińską firmą zajmującą się materiałami BraggOne Oy, aby zmienić sposób, w jaki myślimy o energii słonecznej i korzystamy z niej w ciągu najbliższych trzech lat. Już wkrótce dostępna będzie niedroga, bogata technologia słoneczna.

1. Wydajność panelu słonecznego w sprayu
2. Zastosowania do natryskowych paneli słonecznych
3. Problemy z panelem słonecznym w sprayu

Obecne komercyjne technologie fotowoltaiczne (PV) opierają się na ogniwach słonecznych, które są wykonane z krzemu pokrytego cienką warstwą azotanu krzemu (azotan krzemu działa jako materiał antyrefleksyjny, zwiększając wydajność zbierania światła słonecznego przez ogniwo). Ich produkcja jest kosztowna z dwóch powodów: wykorzystują plazmę wodorową do zbierania światła słonecznego i są wytwarzane w próżni. Cienkowarstwowe ogniwa fotowoltaiczne wykorzystują tańsze materiały, ale są bardziej skomplikowane w produkcji – i pomimo tańszych materiałów, złożoność produkcji równa się droższemu produktowi końcowemu.

Wejdź do projektu natryskowego materiału słonecznego. Naukowcy eksperymentują nad sposobami zmiany sposobu produkcji ogniw słonecznych, a także nad sposobami zwiększenia wydajności ogniw słonecznych.

Pierwsza faza ich projektu to próba zmniejszenia zarówno złożoności procesu produkcyjnego, jak i związanego z nim wysokiego kosztu. Ich nowa metoda polega na natryskiwaniu paneli słonecznych, które toczą się po taśmie przenośnika podczas produkcji, najpierw za pomocą folii wodorowej, a następnie folii antyrefleksyjnej.

Ogniwa słoneczne są wykonane z półprzewodnikowych nanocząstek zwanych kropkami kwantowymi . Te kropki kwantowe są mieszane z polimerem przewodzącym w celu wytworzenia plastiku. Panele słoneczne natryskowe wykonane z tego materiału mogą być produkowane tak, aby były lżejsze, mocniejsze, czystsze i ogólnie tańsze niż większość innych obecnie produkowanych ogniw słonecznych. Są to pierwsze ogniwa słoneczne, które mogą zbierać nie tylko światło widzialne, ale także fale podczerwone.

Druga faza projektu ANU, we współpracy z niemiecką firmą fotowoltaiczną GP Solar, będzie badać sposoby zwiększenia wydajności ogniw. Naukowcy badają, w jaki sposób powierzchnia ogniwa słonecznego (w szczególności jego chropowatość) wpływa na jego zdolność do gromadzenia energii słonecznej. Obecnie wskaźnik wydajności ogniw słonecznych na rynku wynosi około 15 procent. Dla porównania, pierwsze ogniwa słoneczne wyprodukowane w latach 50. przekształcały mniej niż 4 procent zebranej energii słonecznej w energię użytkową [źródło: Narodowe Laboratorium Energii Odnawialnej ]. Naukowcy przewidują, że mogą być w stanie zwiększyć ten wskaźnik pięciokrotnie w stosunku do obecnych wartości [źródło: Locgren ].

Wydajność paneli słonecznych, technologia produkcji i inżynieria produkcji są ważne nie tylko w branży fotowoltaicznej, ale także dla Ciebie, konsumenta. Nowa technologia oraz niedrogie materiały i produkcja oznaczają bardziej praktyczne zastosowania na co dzień.

Obecnie zastosowania tradycyjnych komercyjnych paneli fotowoltaicznych i systemów energii słonecznej są poza zasięgiem większości z nas, poza mocowaniem sztywnych paneli słonecznych na dachach naszych domów. Technologia fotowoltaiczna jest wykorzystywana do zasilania statków kosmicznych, dostarczania energii elektrycznej do odległych wiosek w krajach rozwijających się i do zasilania odległych budynków (lub czegokolwiek, co naprawdę wymaga energii elektrycznej).

Cienkowarstwowe technologie fotowoltaiczne są dostępne na rynku od około 15 lat i są technologią słoneczną, z którą większość z nas ma styczność. Gdzie? Jeśli kiedykolwiek korzystałeś z kalkulatora zasilanego energią słoneczną, doświadczyłeś mocy cienkowarstwowych ogniw słonecznych. Jego elastyczny charakter pozwala mu trafić do miejsc, w których tradycyjne panele nie mogą, w tym do domów prywatnych i urządzeń elektronicznych, ale jest również używany w podobnych sposobach wytwarzania energii na budynkach i w odległych lokalizacjach.

Natryskiwane panele słoneczne będą sprzedawane jako warstwa wodoru, którą można nakładać jako powłokę na materiały – potencjalnie wszystko, od małego urządzenia elektronicznego po nowy sposób zasilania akumulatora samochodu elektrycznego. Podobnie jak dzisiejsza technologia słoneczna, panele natryskowe można by wbudowywać w same budynki, a nie tylko w dachy. Pewnego dnia można kupić odzież z wplecioną w tkaninę folią słoneczną.

Bez względu na to, jak bardzo chciałbyś wpleść materiał słoneczny w swoją koszulkę lub pokryć swój dom folią słoneczną, nie możesz. Nie istnieje jeszcze poza laboratorium. Testy nowego procesu produkcji fotowoltaiki metodą natryskiwania trwają w ANU i nie będą dostępne na rynku do końca 2011 roku.

Być może największą przeszkodą marketingową jest ta, przed którą stoi branża fotowoltaiczna jako całość: opłacalność. W obecnej gospodarce światowej wszyscy, w tym firmy energetyczne, zacieśniają swoje budżety. Inwestowanie w badania nad energią słoneczną i nowe systemy energii słonecznej jest drogie, a rosnące wydatki są przeszkodą we wdrażaniu nowych technologii.

Po odnotowaniu rocznego tempa wzrostu rynku o ponad 30 procent w ciągu czterech lat, rynek paneli fotowoltaicznych gwałtownie spadł. Eksperci branżowi przewidują, że wzrost odbije się o 15 do 20 procent [źródło: Malsch ]. A naukowcy pracujący nad projektem ANU mają nadzieję, że obniżając koszty produkcji, przemysł energetyczny (i konsumenci) nie będą się bać inwestować w energię słoneczną.

Dzięki nowej metodzie natryskiwania naukowcy z ANU szacują, że średniej wielkości fabryka produkująca ogniwa słoneczne mogłaby zaoszczędzić około 4 miliony dolarów – redukcja kosztów produkcji, co z kolei może obniżyć ceny konsumenckie [źródło: Stohr ]. Oznacza to, że możesz przygotować się na wprowadzenie energii słonecznej do swojego domu.

Dużo mocy

Australijska firma Spark Solar, we współpracy z projektem technologii słonecznej natryskiwania Australijskiego Uniwersytetu Narodowego, planuje zbudować fabrykę ogniw słonecznych o wartości 70 milionów dolarów, w której będą wytwarzać 19 milionów ogniw słonecznych rocznie. To wystarczy, aby zasilić 20 000 domów i wyeksportować energię słoneczną o wartości ponad 400 milionów dolarów [źródło: Evans ].

Powiązane artykuły