211service.com
Jaká technologie je další pro solární průmysl?
Instalace solárních panelů i nadále rychle rostou, ale průmysl výroby solárních panelů je v útlumu, protože nabídka daleko převyšuje poptávku (viz Proč potřebujeme více solárních společností k selhání ). Špatný trh možná zpomaluje inovace, ale pokroky pokračují; soudě podle nálady tento týden na konferenci IEEE Photovoltaics Specialists Conference v Tampě na Floridě zůstávají lidé v oboru optimističtí ohledně jejích dlouhodobých vyhlídek.
Technologie, která téměř každého překvapuje, je konvenční krystalický křemík. Před několika lety stály křemíkové solární panely 4 dolary za watt a Martin Green, profesor na University of New South Wales a jeden z předních výzkumníků křemíkových solárních panelů, prohlásil, že nikdy neklesnou pod 1 dolar za watt. Nyní je to až na něco jako 50 centů wattu a mluví se o dosažení 36 centů za watt, říká.
Americké ministerstvo energetiky si stanovilo za cíl dosáhnout do roku 2020 méně než 1 dolar za watt – nejen pro solární panely, ale i pro kompletní instalované systémy (viz Proč solární instalace stojí více v USA než v Německu ). Green si myslí, že solární průmysl dosáhne tohoto cíle ještě dříve. Pokud ano, přímé náklady na solární energii by se zvýšily na šest centů za kilowatthodinu, což je levnější než průměrné náklady očekávané na energii z nových elektráren na zemní plyn. (Celkové náklady na solární energii, které zahrnují náklady veřejných služeb na kompenzaci její přerušovanosti, by byly vyšší, i když přesně o kolik vyšší bude záviset na množství solární energie v síti a dalších faktorech.)
Všechny části průmyslu křemíkových solárních panelů hledaly způsoby, jak snížit náklady a zlepšit výkon solárních panelů, a to vedlo ke stálému snižování nákladů. Green poukazuje na něco tak všedního, jako jsou pasty používané k sítotisku některých prvků na solárních panelech. Greenova laboratoř postavila v 90. letech minulého století solární článek, který vytvořil rekordní účinnost pro křemíkové solární články – rekord, který trvá dodnes. K dosažení tohoto rekordu musel použít drahé litografické techniky k výrobě jemných drátů pro sběr proudu ze solárního článku. Postupné zlepšování ale umožnilo využít sítotisk k výrobě stále jemnějších čar. Nedávný výzkum naznačuje, že technikami sítotisku lze vytvořit čáry tenké až 30 mikrometrů – přibližně šířku čar, které Green použil pro své rekordní solární články, ale za cenu mnohem nižší než jeho litografické techniky.
Green říká, že tato a další techniky učiní levné a praktické replikovat návrhy jeho rekordního solárního článku na výrobních linkách. Některé společnosti vyvinuly výrobní techniky pro přední kovové kontakty. Implementace designu zadních elektrických kontaktů je obtížnější, ale očekává, že společnosti to zavedou jako další.
Mezitím výzkumníci z National Renewable Energy Laboratory vyrobili flexibilní solární články na novém typu skla od Corning s názvem Willow Glass, které je tenké a lze jej srolovat. Typ solárního článku, který vyrobili, je jediným současným soupeřem křemíku, pokud jde o velkovýrobu – tenkovrstvý telurid kadmia (viz První sluneční září jako solární průmysl pokulhává). Flexibilní solární články by mohly snížit náklady na instalaci solárních článků a zlevnit tak solární energii.
Jeden z Greenových bývalých studentů a kolegů, Jianhua Zhao, spoluzakladatel výrobce solárních panelů China Sunergy, tento týden oznámil, že staví pilotní výrobní linku pro oboustranný solární článek, který dokáže absorbovat světlo zepředu i zezadu. Základní myšlenkou, která není nová, je, že během některých částí dne dopadá sluneční světlo na zem mezi řadami solárních panelů v solární elektrárně. Toto světlo se odráží na zadní stranu panelů a mohlo by být sklizeno pro zvýšení výkonu. To funguje zvláště dobře, když jsou solární panely postaveny na písku, který je vysoce reflexní. Tam, kde může jednostranný solární panel generovat 340 wattů, oboustranný může generovat až 400 wattů. Očekává, že panely vyrobí během roku o 10 až 20 procent více elektřiny.
Takové solární panely by mohly být namontovány svisle, jako plot, takže jedna strana shromažďuje sluneční světlo ráno a druhá odpoledne. To by umožnilo instalovat solární panely na velmi malém území – mohly by sloužit jako protihlukové bariéry například podél dálnic. Takové uspořádání by také mohlo být cenné v prašných oblastech. Mnoho částí Středního východu se může zdát být dobrými místy pro solární panely, protože dostávají hodně slunečního světla, ale časté prachové bouře snižují výkon. Vertikální panely by nehromadily tolik prachu, což by mohlo pomoci učinit takové systémy hospodárnými.
Ještě z dlouhodobého hlediska Green sází na křemík a snaží se využít obrovského snížení nákladů, které již u této technologie došlo. Doufá, že výrazně zvýší účinnost křemíkových solárních panelů kombinací křemíku s jedním nebo dvěma dalšími polovodiči, z nichž každý je vybrán tak, aby účinně převáděl část slunečního spektra, kterou křemík efektivně nepřevádí. Přidání jednoho polovodiče by mohlo zvýšit účinnost z rozsahu 20 až 25 procent na přibližně 40 procent. Přidáním dalšího by bylo možné dosáhnout účinnosti až 50 procent, což by snížilo počet solárních panelů potřebných pro danou instalaci na polovinu. Výzvou je vytvořit dobré spojení mezi těmito polovodiči, což je něco, co je náročné kvůli uspořádání atomů křemíku v krystalickém křemíku.