Солнечная энергетика » Солнечные батареи

Если "обжигать" солнечные батареи на базе аморфного кремния один раз в день при высоких температурах, можно пресечь эффект деградации (фото: solarpanelkits.net)

Тепло от солнца, как правило, рассматривается как вредный для солнечных батарей фактор. Со временем под его воздействием они деградируют и становятся менее эффективными. Но исследования Мичиганского технологического университета (MTU; США), которые проводятся в настоящее время, показывают, что целенаправленный нагрев солнечной батареи на базе аморфного кремния один раз в день в течение одного часа может реально увеличить ее производительность в рамках гибридной солнечной тепловой электростанции.

"Это исследование показало действенный способ снижения затрат на производство экологически чистой солнечной электроэнергии и солнечной тепловой энергии в тандеме", говорит Джошуа Пирс, профессор факультета материаловедения MTU. Его исследование, по словам самого ученого, "открывает совершенно новую область применения аморфного кремния". Пирс отметил, что разработанная в MTU технология сделает создание высокоэкономичных солнечных тепловых электростанций осуществимой задачей. При помощи технологии периодического "обжига" фотоэлектрических ячеек из аморфного кремния в составе солнечных тепловых электростанций исследователи MTU решили две основные проблемы, которые присущи современным гибридным системам: слишком высокую цену и температурные ограничения.

(изображение: energysafe.ru)

Как правило, солнечные тепловые электростанции проектируются для работы при низких температурах для охлаждения кристаллического кремния в солнечных элементах, что способствует повышению их эффективности. Но это делает гибридные электростанции малоэффективными при сборе тепла по сравнению с автономными высокоэффективными солнечными тепловыми коллекторами. Солнечные батареи из аморфного кремния являются менее эффективным по сравнению с кристаллическими аналогами, хотя при их производстве и используется значительно меньше кремния, что делает такие солнечные батареи дешевле и лучше для окружающей среды. В настоящее время производители делают фотоэлементы из аморфного кремния очень тонкими, чтобы уменьшить влияние на них температуры. К сожалению, такой форм-фактор не способствует поглощению света.

Команда Пирса провела испытания солнечных элементов из аморфного кремния в составе гибридной солнечной тепловой электростанции при ее рабочей температуре. Их технология позволила улучшить теоретическую производительность тепловой части энергоблока. Кроме того, ученые намерены доказать, что утолщение фотоэлектрических элементов из аморфного кремния повысит общее КПД электростанции, если вся система будет работать при более высоких температурах.

"Мы доказали, что если "обжигать" солнечные батареи на базе аморфного кремния один раз в день при высоких температурах, можно пресечь эффект деградации и даже добиться увеличения КПД более чем на 10% ", заявил Пирс с нескрываемым энтузиазмом. "Когда мы нагревали аморфный кремний, в нем наблюдался процесс обратный эффекту Стеблера-Вронского (деградация солнечных батарей; увеличение концентрации дефектов; уменьшение проводимости и фотопроводимости) - все за счет обжига дефектов".

Фотоэлектрические ячейки могут быть автоматически "обработаны" при температуре около 100 °С в течение часа после того, как пройдет пик интенсивности солнечного света. Этого можно добиться путем отключения солнечной тепловой системы и позволяя фотоэлектрическим модулям произвольно нагреваться.

Все испытания проводились в лаборатории. Пирс говорит, что следующим шагом станет расширение его проекта. Ученый намерен продемонстрировать аналогичный эффект в рамках стандартного массива солнечных батарей в полевых условиях. К сожалению, этот метод не будет работать при использовании фотоэлементов на базе кристаллического кремния, которые имеют более высокий КПД.

Energysafe.ru