Wyobraźmy sobie, jak fotony tańczą z elektronami wewnątrz ogniwa słonecznego. To właśnie ta mikroskopijna interakcja decyduje o finalnej efektywności konwersji energii, a więc o tym, ile prądu można rzeczywiście wygenerować z paneli słonecznych. Tak się akurat składa, że ostatnie osiągnięcia naukowców zwiastują prawdziwą zmianę paradygmatu w fotowoltaice, jako że na niemieckim instytucie Fraunhofer ISE inżynierowie opracowali nowy moduł mikro-koncentratorowy (Micro-CPV) o imponującej sprawności.
Nowy standard w fotowoltaice? Micro-CPV osiąga 36% sprawności
Tradycyjne ogniwa CPV (Concentrator Photovoltaics) są znane z tego, że koncentrują światło słoneczne na wielozłączowych ogniwach o wysokiej wydajności. Technologia Micro-CPV idzie o krok dalej, miniaturyzując zarówno ogniwa, jak i elementy optyczne, a inżynierowie w tych projektach wykorzystują procesy znane z mikroelektroniki, dzięki czemu uzyskują kompaktowe, wydajne i tańsze rozwiązanie. Na czele tej innowacji stanął właśnie niemiecki instytut, którego badacze zaprezentowali światu nowy moduł Micro-CPV o imponującej sprawności rzędu aż 36%. To nie jest drobna poprawka, a prawdziwy skok technologiczny.
Czytaj też: Naukowcy walczą o niskie ceny. Ten materiał jest podstawą akumulatorów nowej generacji
Micro-CPV korzysta z ogniw o powierzchni mniejszej niż 1 mm², które to są zintegrowane z tanimi soczewkami oraz sferycznymi elementami wtórnymi. Taki układ zmniejsza zużycie materiału półprzewodnikowego aż 1300-krotnie w porównaniu do współczesnych systemów CPV. Dodatkowo moduł ma o 30% mniejszą powierzchnię, co z kolei czyni go bardziej wszechstronnym w przeróżnych zastosowaniach. Jeśli z kolei idzie o wersję demonstracyjną z niemieckiego instytutu, to ta składa się z 60 ogniw z soczewkami o aperturze na poziomie 205,35 cm².
Czytaj też: Akumulator, na jaki czekał świat. Wreszcie elektryczne samochody nabiorą sensu
Ta właśnie wersja została przetestowana w badaniach, które trwały rok i wykazały, że średnia miesięczna sprawność tych ogniw mieściła się w przedziale 31,4–33,6%. W warunkach testowych naukowcy osiągnęli jednak więcej, bo 36% (CSTC) oraz 33% (CSOC) przy temperaturze roboczej ogniw rzędu około 75°C. Warto wspomnieć, że moduły Micro-CPV projektowane są z myślą o systemach dwuskrętnych, które śledzą ruch Słońca przez cały dzień. Oznacza to, że ich integracja ze stosownymi trackerami pozwala na maksymalne wykorzystanie energii i jeszcze wyższą efektywność. Innymi słowy, to nie tylko brzmi jak rewolucja – to jest rewolucją.
Czytaj też: Rachunki za prąd niższe o 70%? Ten sposób podbija polski rynek
Nic dziwnego, że teraz Instytut Fraunhofera planuje wprowadzenie tej technologii na rynek poprzez startup Clearsun Energy. Celem jest wykorzystanie jej w agrifotowoltaice oraz elektrowniach słonecznych w regionach suchych. Inżynierowie zajmują się aktualnie skalowaniem ogniw (ostatni sukces mierzy 60 × 45 cm) i pracują też nad nowym modułem, który ma osiągać jeszcze wyższą sprawność, bo na poziomie aż 37%. Dobrze to słyszeć, bo Micro-CPV to potencjalnie przełomowa technologia na rynku fotowoltaiki, bo łączy w sobie wysoką sprawność, niskie zużycie materiałów i konkurencyjny koszt.