Základy o fotovoltaice 4: Vysoce účinné panely CPV

Redakce | Středa, 13. listopad 2013 |

O fotovoltaice jsme zde již psali a dozvěděli jste se např. základní členění křemíkových (Si) panelů na monokrystalické, polykrystalické a amorfní.

Křemíkové panely mají relativně malou účinnost, která rapidně klesá se stoupající okolní teplotou. Je to paradox - v létě Slunce svítí dlouho a hodně, avšak účinnost přehřátého panelu je mizivá. Z toho plynou nejvíce vhodná geografická místa pro umístění fotovoltaické křemíkové elektrárny, kterými jsou zejména oblasti, kde je nízká okolní teplota a velké množství slunečných dnů.

Maximální účinnost, které bylo v laboratorních podmínkách u křemíkové technologie dosaženo, je cca 21% přičemž v reálných podmínkách je právě kvůli tepelné závislosti nutno počítat s účinností až o třetinu menší (běžná účinnost panelů je 8-16%, na účinnost má vliv i případné natáčení panelů).

Další nevýhodou křemíkových solárních panelů je, že pro výrobu kvalitního panelu s vysokou účinností je potřeba velké množství vysoce čistého křemíku. Výroba je energeticky velmi náročná a nehospodárná.

Obvzláště z výše uvedených důvodů se dostává do popředí zájmu fotovoltaika koncentrovaná, neboli CPV (Concentrated Photovoltaics), kde hlavní myšlenka spočívá v koncentraci sluneční energie do malého bodu pomocí optického koncentrátoru. Do ohniska soustavy je umístěn malý fotovoltaický čip na bázi sloučenin GaAs. Průměr bodu, do kterého jsou sluneční paprsky koncentrovány, se typicky pohybuje od 2 do 10 mm. Optický koncentrátor je zpravidla řešen buď spojnou čočkou nebo zrcadlem. Hodnota optické koncentrace je dána poměrem plochy čočky a plochy čipu, přičemž typické hodnoty se pohybují v rozmezí 200 – 1000 x. Tento koncentrační poměr je také označován jako počet "sluncí", kdy hodnota 500 znamená, že plocha čočky je 500 x větší než plocha fotovoltaického čipu.

Panel musí být umístěn na pohyblivém sledovači Slunce (tzv. trackeru), který zajišťuje kolmý dopad slunečního záření na povrch optického systému a tím i maximální fokusaci obrazu Slunce na solární buňku. Účinnost solárních článků na bázi GaAs v laboratorních podmínkách dosahuje přibližně dvojnásobku účinnosti křemíkových článků - tedy cca 42 %. Pokles účinnosti v porovnání s křemíkovými články je přibližně poloviční. Koncentrovaná fotovoltaika je tedy vhodná zejména tam, kde nelze použít křemíkovou fotovoltaiku z důvodů vysoké okolní teploty.

Solární panely CPV jsou vyvíjeny (společnosti viz. dokazy níže) s pomocí grantu Trvalá Prosperita, poskytnutého Ministerstvem průmyslu a obchodu (MPO) České republiky. Vývoj CPV probíhá i na mnoha pracovištích ve světě - např. v Německu bylo dosaženo v laboratoři účinnosti 44,7%.

Zdroj: http://www.elceram.cz/, http://www.tts-co.eu/

Seriál článků o fotovoltaice:

• Základy o fotovoltaice 1
• Základy o fotovoltaice 2
• Základy o fotovoltaice 3
• Základy o fotovoltaice 4: Vysoce účinné panely CPV (tento článek)

Hodnocení uživatelů: 5 / 6
Líbil se Vám článek?06