Painéis solares da eficiência

O detentor do recorde de eficiência entre os painéis solares, de uma das formas disponíveis hoje no mercado, são painéis solares baseados em células solares multicamadas desenvolvidas pelo Instituto Fraunhofer para Sistemas de Energia Solar na Alemanha. Desde 2005, a Soitec atua na sua implementação comercial.

O tamanho das próprias fotocélulas não excede 4 milímetros, e o foco da luz solar é alcançado usando lentes de concentração auxiliares, graças às quais a luz solar saturada é convertida em eletricidade, com uma eficiência atingindo 47%.

A bateria contém quatro junções pn, de modo que quatro links diferentes de fotocélulas podem receber e converter com eficiência a radiação com um comprimento de onda específico da luz solar concentrado 297,3 vezes na faixa de comprimento de onda, do infravermelho ao ultravioleta.

Os pesquisadores, liderados por Frank Dimirot, inicialmente se propuseram a tarefa de cultivar um cristal de multicamadas, e uma solução foi encontrada - eles geraram os substratos para o crescimento e, como resultado, um cristal foi obtido com várias camadas de semicondutores, com quatro subcélulas fotoelétricas.

O processo de crescimento acabou se tornando mais complicado do que na produção tradicional de baterias de silício, mas o desempenho das novas baterias dobrou. Além disso, o custo de criar um sistema com um hub é menor do que ao criar painéis solares convencionais.

Células solares multicamadas são usadas há muito tempo em naves espaciais, mas agora as estações solares já foram lançadas em 18 países. Isso é possível melhorando e reduzindo o custo da tecnologia. Como resultado, o número de países equipados com novas estações solares aumentará e há uma tendência à concorrência no mercado de painéis solares industriais.

Em segundo lugar, estão os painéis solares baseados em células solares Sharp de três camadas, cuja eficiência atingiu 44,4%. O fosfeto de índio e gálio é a primeira camada da fotocélula, o arseneto de gálio é a segunda, o arseneto de índio e gálio é a terceira camada. As três camadas são separadas por um dielétrico, que serve para obter o efeito de tunelamento.

A concentração de luz na fotocélula é alcançada graças à lente Fresnel, como nos desenvolvedores alemães, a luz do sol é concentrada 302 vezes e é convertida por uma fotocélula semicondutora de três camadas.

A pesquisa sobre o desenvolvimento dessa tecnologia é conduzida continuamente pela Sharp desde 2003, com o apoio da NEDO, uma organização de administração pública japonesa que promove pesquisa e desenvolvimento, bem como a disseminação de tecnologias industriais, energéticas e ambientais. Em 2013, a Sharp alcançou um recorde de 44,4%.

Dois anos antes da Sharp, em 2011, a empresa americana Solar Junction já havia lançado baterias semelhantes, mas com uma eficiência de 43,5%, cujos elementos tinham tamanho de 5 por 5 mm e o foco também foi feito com lentes, concentrando a luz do sol 400 vezes. As células solares eram de três junções baseadas em germânio, e o grupo planejava criar células solares de cinco e seis junções para capturar melhor o espectro. A pesquisa está em andamento pela empresa até hoje.

Assim, as baterias solares fabricadas em combinação com os concentradores, que, como vemos, são produzidos na Europa, Ásia e América, têm a maior eficiência recorde. Mas essas baterias são feitas principalmente para a construção de usinas de energia solar em larga escala e para o fornecimento eficiente de energia de naves espaciais.

Recentemente, um recorde foi estabelecido no campo dos painéis solares comuns para consumidores, disponíveis para a maioria dos que desejam fornecê-los, por exemplo, o telhado de uma casa.

Em meados do outono de 2015, a empresa Ilona Mask SolarCity introduziu os painéis solares de consumo mais eficientes, cuja eficiência excede 22%.

Este indicador foi confirmado por medições realizadas pelo laboratório do Centro de Testes de Energias Renováveis. A planta de Buffalo já estabelece um plano de produção para todos os dias - de 9 a 10 mil painéis solares, cujas características exatas ainda não foram relatadas. A empresa já planeja fornecer pelo menos 200.000 casas com suas baterias anualmente.

O fato é que o processo tecnológico otimizado permitiu à empresa reduzir significativamente o custo de produção, enquanto aumentava a eficiência em 2 vezes em comparação com os painéis solares de silício de consumo amplamente difundidos. Musk tem certeza de que são seus painéis solares que serão mais populares entre os proprietários de imóveis em um futuro próximo.

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