Австралийская команда исследователей установила новый рекорд в гелиоэнергетике

Инновации
автор: Андрей Васильков  08 декабря 2014

В Университете Нового Южного Уэльса (UNSW) создали самое эффективное покрытие для солнечных панелей, позволяющее достичь коэффициента преобразования энергии выше 40%. В 1989 году исследователи из этого же университета преодолели другую историческую отметку, добившись показателя эффективности солнечных панелей в 20%. Улучшить характеристики вдвое удалось за счёт анализа множества перспективных соединений, выполняющих роль оптических частотных фильтров.

Впервые преобразование более сорока процентов энергии солнечного света в электрическую было продемонстрировано при испытаниях, проводимых на открытом воздухе в Сиднее. Затем результат был подтверждён в Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL) на испытательном стенде в США. Таким образом, эффективность новых солнечных панелей мало зависит от климатических факторов: они демонстрируют одинаково высокие показатели на двух континентах и в разных полушариях Земли.

«На сегодня это самый высокий показатель, когда-либо достигнутый в гелиоэнергетике», – комментирует профессор Мартин Грин (Martin Green), директор Австралийского центра перспективной фотовольтаики (ACAP).

Профессор Мартин Грин демонстрирует солнечную панель с новым оптическим фильтром (фото: abc.net.au).

Профессор Мартин Грин демонстрирует солнечную панель с новым оптическим фильтром (фото: abc.net.au).

«Эффект достигается при использовании сфокусированного солнечного света, – поясняет Мартин Грин. – Это особенно важно для гелиостанций башенного типа, которые сейчас разрабатываются в Австралии». Их возведением занимается местная компания RayGen Resources. Её специалисты оказывали исследователям UNSW проектную и техническую поддержку при создании прототипа.

Работа выполнялась при поддержке Австралийского агентства по возобновляемым источникам энергии (НРС). Достижение показателя эффективности в 40% стало возможным за счёт комбинации известных подходов. Совместно с RayGen исследователи разработали систему для фокусировки солнечного света и гелиостат, удерживающий её постоянное направление на Солнце. Лучшие в отрасли солнечные панели изготовила американская компания Spectrolab – дочернее подразделение концерна Boeing. В них используется арсенид галлия на подложке из германия, что обеспечивает два p-n перехода для фотонов с разной энергией.

Солнечная электростанция RayGen гибридного типа (фото: reneweconomy.com.au).

Солнечная электростанция RayGen гибридного типа (фото: reneweconomy.com.au).

Однако сфокусированный свет быстро приводил к перегреву фотоэлементов и их выходу из строя. Поэтому на них нанесли различные оптические фильтры. Ключевым элементом стало новое интерференционное покрытие, которое пропускает световое излучение в заданном спектральном интервале и блокирует длины волн в нерабочей области, что снижает нежелательный нагрев фотоэлемента.

Руководитель исследования доктор Марк Киверс (Mark Keevers) отметил, что коэффициент преобразования в 40% был достигнут с использованием серийно выпускаемых компонентов. Поэтому техническая возможность наладить производство более совершенных солнечных панелей есть уже сейчас.

Комбинированный подход RayGen: солнечная энергия преобразуется в электрическую напрямую или через теплоноситель  (фото: reneweconomy.com.au).

Комбинированный подход RayGen: солнечная энергия преобразуется в электрическую напрямую или через теплоноситель (фото: reneweconomy.com.au).

Пока альтернативные источники составляют малую долю от генерируемой в мире электроэнергии. Большая часть потребностей в ней по-прежнему обеспечивается за счёт ТЭС и АЭС. Развитие энергетики на возобновляемых источниках особенно выгодно в определённых регионах, где долговременно существуют подходящие климатические условия. Способность экспериментальных установок конкурировать с электростанциями традиционных типов напрямую зависит от их КПД, который коррелирует с коэффициентом преобразования и до недавнего времени был весьма невысок – от 10% для кремниевых фотоэлементов до 32% у многослойных структур на основе галлия, индия, фосфора и германия.

При КПД выше сорока процентов электростанции на солнечных батареях оказываются предпочтительнее установок коллекторного типа, в которых энергия ИК и видимого света используется для нагрева теплоносителя. Фотоэлементы гораздо безопаснее и дешевле в обслуживании, хотя и обходятся дороже на первом этапе. Кроме того, за счёт прямого преобразования энергии их можно использовать для питания бытовых и портативных устройств.

Подробнее о применении фильтров для повышения коэффициента преобразования солнечных панелей авторы исследования расскажут в готовящейся статье для журнала Progress in Photovoltaics и в ходе начавшейся сегодня университетской научно-практической конференции.

Поделиться
Поделиться
Tweet
Google
 
Читайте также
В Швейцарии поднялся в воздух самолет на солнечных батареях.
В Швейцарии поднялся в воздух самолет на солнечных батареях.
«Объёмные» солнечные батареи оказались в разы эффективнее традиционных
«Объёмные» солнечные батареи оказались в разы эффективнее традиционных
В Москве появились сигнальные столбы с солнечными батареями
В Москве появились сигнальные столбы с солнечными батареями
  • Ктулху

    Я правильно понял, что они соорудили комплекс, который собирает энергию с помощью полупроводниковых солнечных батарей + системы преобразования тепла и довели его (комплекса) кпд до 40%?

    • Алексей Ларионов

      Хорошая идея, тепловую часть отражать на сборщик, а остальное напрямую переводить в электричество.
      Только боюсь для её создания требуется рог единорога и чешуя русалки, сиречь массово это будет ОЧЕНЬ дорого.

      • Афиук

        Хм-м, в статье написано, что система собрана на компонентах, уже выпускаемых серийно.

        • Алексей Ларионов

          Эффективность в 40% не значит экономию 40% стоимости. Там почти наверняка будет чудовищная амортизация, которая сожрёт все преимущества и сделает период окупаемости отдалённый в неопределённое будущее.

          Может лучше сделать огромные поля неэффективных 10% батарей, чем несколько этих небольших установок. Надо рассчитывать быть специалистом, а тут только пиар новой технологии.

          Для нашей страны неактуально, особенно с текущим курсом доллара.

    • не, там много зеркал-концентраторов, и одна панель конвертер света в электричество + тепло.
      схема среднегабаритная по масштабированию. дома такое не поставишь, для больших полей зеркал, наверное, есть верхнее ограничение по максимальному количеству тепла.

      по цене — интересен подход на экономии на количестве солнечных панелей, зеркало с моторчиком то дешевле.

      а вообще там, в сфере солнечной конвертации, много вариантов, особенно если подключать сбор тепла, где много эффективных наработок.

  • kue

    Чо, молодцы. Нам бы вот раскрыть такое зеркало в космосе над Арктикой.. Хотя, затопит все нафиг (

  • Aleksandr Konosevich

    > самое эффективное покрытие для солнечных панелей, позволяющее
    > достичь коэффициента преобразования энергии выше 40%

    ЕМНИМС, не первое: трёхслойные панели на арсение галлия давали до ~45%, но стОили каких-то непотребных денег, в силу чего их ставили только на геостационарные КА с большим ресурсом — они весили меньше, а вывод на геостационар шибко дорог…

    Ну что же, остаётся только позавидовать остальному миру «белой завистью»(ц)… 8-(

  • VIP_DC

    Иногда кажется что солнечные батареи не дешевеют только потому что это может разрушить традиционную энергетику.
    Страны Африки реально могут стать этакими «Арабскими шехами», только те продавали нефть, а эти смогут продавать энергию

    • Lazy Logomord

      Скорее весь этот проект «экологической энергии» огромная ширма, отвлекающая ресурсы от фундаментальных исследований, наработок в области создания термоядерных реакторов и т.п. Не даром главные «спонсоры» этой затеи и есть те самые нефтяные компании.

  • Качественный и своевременный ремонт вашей квартиры в Могилеве http://mogilevnovosel.by/ самые низкие цены по области.

© ООО "Компьютерра-Онлайн", 1997-2016
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на "Компьютерру" обязательна.
«Партнер Рамблера» Почта защищена сервером "СПАМОРЕЗ" Хостинг "Fornex"