Takkoncentrerade solceller vinner stort över kisel i utomhustestning

& quot;Solceller var förr dyra, men nu'blir de riktigt billiga," sa Chris Giebink, Charles K. Etner biträdande professor i elektroteknik, Penn State."Som ett resultat är solcellen inte längre den dominerande kostnaden för den energi den producerar. Majoriteten av kostnaden ligger i allt högre grad i allt annat -- växelriktaren, installationsarbete, tillståndsavgifter etc. -- allt det vi brukade slarva med."

Detta föränderliga ekonomiska landskap har satt en premie på hög effektivitet. I motsats till kiselsolpaneler, som för närvarande dominerar marknaden med 15 till 20 procents effektivitet, fokuserar solceller på mindre, men mycket mer effektiva solceller som de som används på satelliter, för att möjliggöra en total effektivitet på 35 till 40 procent. Nuvarande CPV-system är stora - storleken på skyltar - och måste rotera för att spåra solen under dagen. Dessa system fungerar bra i öppna fält med gott om utrymme och mycket direkt sol.

& quot;Vad vi're försöker göra är att skapa ett högeffektivt CPV-system i formfaktorn av en traditionell kiselsolpanel," sa Giebink.

För att göra detta bäddar forskarna in små solceller med flera korsningar, ungefär en halv millimeter i kvadrat, i en glasskiva som glider mellan ett par linser av plast. Hela arrangemanget är cirka två centimeter tjockt och spårning görs genom att skivan av solceller skjuts i sidled mellan linsmatrisen medan panelen förblir fixerad på taket. En hel dags spårning kräver ungefär en centimeters rörelse, vilket är praktiskt taget omärkligt.

& quot;Vårt mål i dessa senaste experiment var att demonstrera den tekniska genomförbarheten av ett sådant system," sa Giebink."Vi satte ihop en prototyp med en enda mikrocell och ett par linser som koncentrerade solljus mer än 600 gånger, tog det utomhus och fick det automatiskt att spåra solen under loppet av en hel dag."

Eftersom teamet behövde veta exakt hur mycket direkt och diffust solljus det fanns under testet, satte de upp sig vid Russell E. Larson Agricultural Research Center i Penn State där det finns en National Oceanic and Atmospheric Administration Surface Radiation-övervakningsplats. Doktoranderna Jared Price och Alex Grede arbetade tillsammans med post-doktorn Baomin Wang för att testa systemet under två soliga dagar från gryning till skymning bredvid en kommersiell kiselsolcell.

Forskarna rapporterar i Nature Energy att CPV-systemet nådde 30 procents effektivitet, i motsats till kiselcellens 17 procent verkningsgrad. Sammantaget under hela dagen producerade CPV-systemet 54 procent mer energi än kisel och kunde ha nått 73 procent om mikrocellsuppvärmning från det intensiva solljuset hade undvikits.

Enligt Giebink skulle denna inbäddade CPV-spårningsteknik vara perfekt för platser med mycket direkt solljus, till exempel sydvästra USA eller Australien.

Giebink konstaterar att det fortfarande ligger stora utmaningar framför sig när det gäller att skala systemet till större områden och bevisa att det kan fungera tillförlitligt på lång sikt, men han är fortfarande optimistisk.

& quot;Med rätt ingenjörskonst tittar vi på en stegvis förändring i effektivitet som kan vara användbar i applikationer som sträcker sig från hustak till elfordon – egentligen var som helst det's viktigt att generera mycket solenergi från ett begränsat område."