Um painel solar é um painel solar fotovoltaico é um painel solar fotovoltaico, certo? Não é bem assim. as As diferenças entre os painéis solares fotovoltaicos são parecidas as de um carro qualquer.
Enquanto todos os carros têm rodas, um volante, e pedais para controlá-lo, há uma grande variedade de motores, potência, tipos de pneus, conforto, segurança, freios os quais cada um desses itens, tem um impacto o quão eficiente o carro é.
O mesmo vale para as diferenças entre painéis solares fotovoltaicos. Existem muitas diferenças entre materiais e tecnologias que podem ter um impacto profundo na quantidade de energia gerada, e não menos importante o custo. Os últimos anos tiveram interessantes avanços, os quais refletem grandes impactos.
A evolução dos custos durante a ultima década
Além disso, e se eu te dissesse que seria possível para coletar energia das sombras, você acreditaria?
O custo da energia solar tem caído drasticamente ao longo da última década, enquanto, na mesma medida a eficiência do painel solar tem aumentado. Se você olhar para trás, bem para trás… para 1977 mais precisamente, o custo por watt de energia solar estava em torno de US$ 77, mas hoje é em torno de US$ 0,13. Usamos o dólar para minimizar o efeito da inflação em nosso pais.
O resultado é que continua a cair. Vale a pena dar uma olhada rápida em como a energia solar evoluiu para dar os últimos desenvolvimentos algum contexto. Há uma história muito mais longa do que você poderia ter percebido.
O efeito fotoelétrico foi observado pela primeira vez em 1839 e a primeira patente foi concedida a William Coblentz em 1913. Mas foi só na década de 1950 que a energia solar começou para se tornar uma coisa real. Em 1954, a Bell Labs inventou a primeira solar de silício prática célula, que tinha uma eficiência em torno de 6%. Isso foi o primeiro lampejo que as diferenças painéis solares fotovoltaicos iriam só aumentar.
A evolução da eficiência
Eficiência das células solares é quanto do coletado a luz solar da célula é capaz de converter em eletricidade. Em 1957, Hoffman Electronics foi capaz de aumentar essa eficiência para 8%, e depois para 10% em 1959.
No momento em que chegarmos no início da década de 1960 as células solares tinham alcançado cerca de 14% de eficiência. Hoje, a maioria dos painéis solares estão entre 18% e 22% eficientes.
Portanto com alguns dos mais altos modelos de eficiência que você pode comprar estando na faixa baixa de 23%. Percebe as diferenças entre os painéis solares fotovoltaicos.
São 60 anos para mais do que o dobro da eficiência. Além da eficiência dos painéis solares, também é importante entender os materiais utilizados para criá-los.
O material primário usado em painéis solares hoje é o silício, que pode ser formado de três maneiras: mono-cristalino, policristalino e painéis de filme fino.
Painéis Mono e Poli cristalinos – as diferenças entre painéis solares fotovoltaicos
Os painéis solares mono cristalinos têm a maior eficiência com classificações atuais entre 15-23%, e uma vida útil em torno de 25-30 anos. Para fazer um painel mono-cristalino, o silício é formado em barras e, em seguida, cortado em “wafers”. A única estrutura de cristal dá aos elétrons mais espaço para se mover e cria um melhor fluxo de eletricidade.
Painéis solares policristalinos têm eficiência média entre 12-18% com 23 a 27 anos de vida útil. Eles também são feitos de silício, mas em vez de cortar barras de cristal único “wafers”, fabricantes derretem muitos fragmentos de silício juntos para formar os wafers. A mistura de muitos tipos de cristais dá aos elétrons menos espaço para se mover, por isso não é tão eficiente.
Mas o benefício é o preço porque eles são mais baratos de produzir. E finalmente há filme fino, que é o menos eficiente entre 9-14%, e uma vida útil mais perto de 20 anos. Em vez de formar wafers mais grossos e rígidos, esta é uma camada muito fina que pode ser aplicado ao plástico para criar painéis solares flexíveis.
Estes são tipicamente vistos apenas em instalações de grande escala onde o espaço não é um prêmio, ou você precisa moldar uma célula para o forma de algo, como um trailer ou barco. Mas acredite, ainda hoje são comercializados por empresas, que acima de tudo “querem” o lucro a todo custo.
Perovskite – A grande promessa
Então, estamos presos a painéis solares 23% eficientes? Não, mas não está longe da teoria. A eficiência máxima de um único material. É referido como o limite Shockley-Queisser e para painéis de silício é em torno de 30%. Com isso continuamos acentuando as diferenças painéis solares fotovoltaicos
Mas a boa notícia é que não estamos limitados ao silício. Tem crescido a pesquisa em torno de perovskite, que é uma classe de compostos feitos pelo homem que compartilham a mesma estrutura cristalina como o mineral de óxido de titânio de cálcio com o mesmo nome.
Uma equipe internacional de pesquisadores da Escola de Física e Engenharia da ITMO e da Universidade de Roma Tor Vergata criou um revestimento fácil de aplicar que pode ser usado com células solares de qualquer composição e configuração.
Alternativa? Acentuando as diferenças entre os painéis solares fotovoltaicos
O que torna perovskite um sedutor silício alternativa é que a estrutura os torna altamente eficazes na conversão fótons de luz em eletricidade utilizável. Eles são capazes de bater o mono tradicional e policristalino e a eficiência de células solares de silício, uma vez que eles são de um composto feito pelo homem, os custos de fabricação devem ser menor.
As células perovskite podem ser feitas através de um processo chamado “processamento de soluções”, que é muito semelhante à impressão de jornais … você pode usar impressoras a jato de tinta para depositar materiais em folhas de plástico.
Assim, as células solares perovskite são outra forma de filme fino solar, mas com eficiência muito maior. E ao contrário do silício, você não tem que aquecê-lo a milhares de graus para formá-lo. Mas há desafios em torno de perovskite, que inclui menor tempo de vida útil, durabilidade e toxicidade.
Perovskites são mais sensíveis ao ar e à umidade, o que pode dramaticamente encurtar sua vida útil. Mas isso pode não ser um obstáculo, uma vez que as células solares já são selados dentro de plástico e vidro para proteção. No entanto, se estes vão pegar em que eles vão precisa corresponder à garantia de 20-25 anos que a maioria dos painéis solares baseados em silício.
Efeitos negativos, desafios pela frente
Quanto à toxicidade, muitas das formulações incluem chumbo, que pode se tornar problemático se não manuseado e reciclado corretamente. Todos os desafios que podem ser enfrentados, incluindo formulações diferentes, mas vale a pena fazer uma nota.
No tempo em que os cientistas têm pesquisado células solares perovskite, a eficiência tem passou de 3,8% em 2009 para 25,2% este ano em arquiteturas de junção única ou de camada única.
Se você comparar isso com o aumento da eficiência do silício desde a década de 1970, quando o Nacional “O Laboratório de Energia Renovável (NREL)” começou a rastrear esses dados, é uma conquista dramática.
Os painéis mais eficientes de hoje, como meus painéis LG, são onde os pesquisadores estavam no laboratório quase 20-30 anos atrás. O fato de que perovskite avançou tão rapidamente é promissor.
Uma luz no fim do túnel
Mas não para por aí. Tem havido um monte de trabalho em torno de camadas múltiplas solares tecnologias para fazer mais juntos do que eles podem por conta própria. Isso é chamado de multi-junção solar. Cada camada é projetada para absorver um comprimento de onda diferente da luz solar que está chegando, então coletivamente eles podem capturar mais energia.
Há algumas empresas combinando camadas de silício e perovskite tandem para fazer exatamente isso. Uma startup de São Francisco, Swift Solar e Oxford PV estão usando uma fina camada de perovskite junto com uma célula solar de silício mais padrão com resultados promissores.
O silício absorve a faixa vermelha do espectro de luz visível e o perovskite absorve o espectro azul e continuamos avançando entre as diferenças entre painéis solares fotovoltaicos.
A virada, grandes pesquisadores e entusiastas
Oxford PV alcançou 28% de eficiência e acha que será capaz de quebrar a marca de 30%. Eles ainda não estão disponíveis no mercado, mas eles estão ativamente criando uma produção em massa linha com a ajuda da Meyer Burger, uma das maiores fornecedoras de fabricação fotovoltaica equipamento, e eles estão esperando para ter que completo até o final deste ano.
No lançamento eles estão esperando ter um módulo de 400 watts, 60 células disponíveis, com uma versão de 500 watts abaixo da linha. Para comparação meus painéis solares são de 365 watts.
Mas o maior avanço é do Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL), eles fabricaram uma célula solar no laboratório com uma eficiência de 47,1%, o que estabeleceu um recorde este ano.
Incríveis 39,2 de eficiência
Agora, isso estava em um laboratório e usou iluminação concentrada, mas mesmo sob “iluminação de um só sol”, que simula mais condições do mundo real, alcançou 39,2% de eficiência.
Como eles fizeram isso é muito inteligente. Esta é outra célula de multi-junção, mas em vez de duas camadas tandem, é uma célula solar de seis junções, o que basicamente significa que eles estão em camadas seis diferentes camadas de tecnologia solar.
No total, há 140 camadas das seis diferentes materiais solares… e todos combinados ainda são menos de 1/3 a espessura de um cabelo humano.
Por incrível que pareça, ainda está no laboratório e não está pronto para fabricação em massa. este está ajudando a estabelecer o que é possível na parte alta e mostra um caminho para a frente empresas e outros pesquisadores, e isso prova que devemos ser capazes de ir muito além do Limite de eficiência de 30% de um único material.
Um toque de ficção científica
E, finalmente, um pouco de tecnologia de nível de ficção científica louco, e um que eu não faria esperar ver em breve, mas se os pesquisadores podem construir sobre isso … É meio louco.
E se você pudesse gerar energia a partir de sombras e não apenas luz? Pesquisadores da “National” A Universidade de Cingapura desenvolveu um protótipo de um dispositivo chamado Shadow Effect Energy Gerador (SEG), que gera energia a partir de … Você adivinhou… Sombras.
A maneira como o obras tecnológicas é gerando e colhendo uma pequena quantidade de eletricidade a partir da diferença em contraste entre a sombra e seções iluminadas do dispositivo.
Se o dispositivo está em sombra total ou luz completa, não está gerando uma tensão, mas quanto mais perto você chega de 50% de cobertura quanto mais tensão produz. O protótipo de trabalho gera cerca de 1,2 V, que é energia suficiente para alimentar um relógio digital em sua demonstração.
Este tipo de tecnologia poderia tirar proveito de passar sombras como árvores ou nuvens em um painel solar. Hoje, se um painel solar fica parcialmente obstruído, ele deixa de produzir energia. Um painel solar equipado com isso pode transformar a sombra daquela árvore em energia.
Conclusão
Eles também podem dobrar como um sensor e sombras de registro passando sobre ele, que poderia ser usado em aplicativos com dispositivos domésticos inteligentes. Mais uma vez, este está muito longe de qualquer coisa prática – ainda é muito no laboratório – mas é um conceito muito único vale a pena pensar sobre.
Veja como um simples painel, pode ter imensas diferenças.
