פוטו-וולטאים מרוכזים על הגג מנצחים בגדול את הסיליקון בבדיקות חיצוניות

& quot;תאי שמש פעם היו יקרים, אבל עכשיו הם'נעשים ממש זולים," אמר כריס גיבינק, עוזר פרופסור להנדסת חשמל, צ'ארלס ק. אטנר, פן סטייט."כתוצאה מכך, התא הסולארי אינו עוד העלות הדומיננטית של האנרגיה שהוא מייצר. רוב העלות טמונה יותר ויותר בכל השאר -- המהפך, עבודת ההתקנה, עמלות ההיתרים וכו' -- כל הדברים שנהגנו להזניח."

הנוף הכלכלי המשתנה הזה העניק פרמיה ליעילות גבוהה. בניגוד לפאנלים סולאריים מסיליקון, השולטים כיום בשוק ביעילות של 15 עד 20 אחוזים, ריכוז הפוטו-וולטאים ממקד את אור השמש בתאים סולאריים קטנים יותר אך יעילים הרבה יותר כמו אלו המשמשים בלוויינים, כדי לאפשר יעילות כוללת של 35 עד 40 אחוז. מערכות ה-CPV הנוכחיות גדולות - בגודל של שלטי חוצות - וצריכות להסתובב כדי לעקוב אחר השמש במהלך היום. מערכות אלו פועלות היטב בשדות פתוחים עם שטח רב והרבה שמש ישירה.

& quot;מה שאנחנו'מנסים לעשות זה ליצור מערכת CPV יעילה בצורת פאנל סולארי סיליקון מסורתי," אמר גיבינק.

לשם כך, החוקרים מטמיעים תאים סולאריים זעירים מרובי-צומתים, בגודל חצי מילימטר ריבוע בערך, לתוך יריעת זכוכית המחליקה בין זוג מערכי עדשות פלסטיק. הסידור כולו בעובי של כשני סנטימטרים והמעקב נעשה על ידי החלקת יריעת התאים הסולאריים לרוחב בין מערך העדשות בעוד הפאנל נשאר קבוע על הגג. מעקב של יום שלם' דורש בערך סנטימטר אחד של תנועה, וזה כמעט בלתי מורגש.

& quot;המטרה שלנו בניסויים האחרונים הללו הייתה להדגים את ההיתכנות הטכנית של מערכת כזו," אמר גיבינק." הרכבנו אב טיפוס עם תא מיקרו בודד וזוג עדשות שריכזו את אור השמש יותר מ-600 פעמים, הוציאו אותו החוצה ושהוא עוקב אחר השמש באופן אוטומטי במהלך יום שלם."

מכיוון שהצוות היה צריך לדעת בדיוק כמה אור שמש ישיר ומפוזר היה במהלך הבדיקה, הם הקימו במרכז המחקר החקלאי של ראסל א. לארסון במדינת פן, שבו יש אתר לניטור קרינת פני השטח של המינהל הלאומי של האוקיינוס ​​והאטמוספירה. הסטודנטים לתארים מתקדמים ג'ארד פרייס ואלכס גרדה עבדו יחד עם חוקר פוסט-דוקטורט באומין וואנג כדי לבחון את המערכת במשך יומיים שטופי שמש מבוקר ועד בין ערביים, לצד תא סולרי סיליקון מסחרי.

החוקרים מדווחים ב-Nature Energy, שמערכת ה-CPV הגיעה ליעילות של 30 אחוז, בניגוד ליעילות של 17 אחוז של תא הסיליקון. בסך הכל במשך היום כולו, מערכת ה-CPV הפיקה 54 אחוז יותר אנרגיה מהסיליקון והייתה יכולה להגיע ל-73 אחוז אם נמנע חימום מיקרו-תאים מאור השמש העז.

לדברי Giebink, טכנולוגיית מעקב CPV משובצת זו תהיה מושלמת עבור מקומות עם הרבה אור שמש ישיר, כמו דרום מערב ארה"ב או אוסטרליה.

Giebink מציין כי עדיין עומדים בפני אתגרים גדולים בהגדלת המערכת לאזורים גדולים יותר ובהוכחה שהיא יכולה לפעול בצורה אמינה לטווח הארוך, אך הוא נשאר אופטימי.

& quot;עם ההנדסה הנכונה, אנו'בוחנים שינוי צעד ביעילות שעשוי להיות שימושי ביישומים החל מגגות ועד רכבים חשמליים -- באמת בכל מקום שבו זה's חשוב לייצר הרבה אנרגיה סולארית משטח מוגבל."