Innowacyjne ogniwa 3D

| Technologia
Allegra Boverman, MIT

Specjaliści pracujący nad pozyskiwaniem energii słonecznej skupiają się przede wszystkim na zwiększaniu wydajności ogniw fotowoltaicznych i zmniejszeniu kosztów ich produkcji. Rzadko jednak zajmują się samą ich konfiguracją. Zwykle ogniwa umieszczane są płasko na dużej powierzchni, czasem wyposaża się je w urządzenia automatycznie kierujące je ku Słońcu.

Tymczasem naukowcy z MIT-u postanowili zbadać, jak będą sprawowały się trójwymiarowe konstrukcje z ogniw fotowoltaicznych i odkryli, że zajmując tę samą powierzchnię u podstawy, co płasko położone ogniwa, mogą zapewniać od 2 do 20 razy więcej energii. Największy przyrost uzyskuje się tam, gdzie o światło słoneczne najtrudniej - w okolicach bardziej oddalonych od równika.

Specjaliści najpierw opracowali algorytm komputerowy, który pozwolił im symulować pracę różnych konfiguracji ogniw, umieszczonych na różnych szerokościach geograficznych i działających przy różnej pogodzie. Później, by przetestować wyniki uzyskane na komputerze, stworzyli trzy różne zestawy i przez kilka tygodni prowadzili badania polowe.

Koszt stworzenia trójwymiarowych ogniw na jednostkę uzyskanej energii jest wyższy niż przy tradycyjnej konfiguracji, jednak koszty są częściowo bilansowane przez większą ilość pozyskiwanej energii oraz jej bardziej zrównoważoną produkcję zarówno w czasie dnia, roku jak i różnych warunków pogodowych. To z kolei pozwala na bardziej precyzyjne przewidywanie produkcji energii, co powinno ułatwić integrację ogniw 3D z sieciami energetycznymi.

Marco Bernardi, student, który brał udział w badaniach mówi, że struktury 3D lepiej zbierają energię rankiem, wieczorem i w zimie, gdy słońce znajduje się nisko nad horyzontem. Ponadto, jak zauważa, cena samych ogniw spada i już stają się one tańsze niż cała towarzysząca im infrastruktura, a im większa będzie różnica w cenie pomiędzy ogniwem a resztą oprzyrządowania, tym bardziej opłacalny będzie system 3D w porównaniu do ogniwa leżącego płasko na dachu.

Jeszcze 10 lat temu taki system były całkowicie nieopłacalny, gdyż ogniwa były bardzo drogie. Jednak teraz cena krzemowych ogniw to tylko ułamek ceny całości i nadal bedzie ona spadała - mówi profesor Jeffrey Grossman, jeden z głównych autorów badań. Obecnie nawet 65% ceny instalacji stanowią koszty osprzętu, pozwoleń i inne koszty niezwiązane bezpośrednio z samymi ogniwami.

Autor:

Źródło: MIT

energia słoneczna ogniwa fotowoltaiczne