Чи зможе нова сонячна батарея з рекордною ефективністю 30.1% змінити комерційний потенціал сонячних панелей, запитує Джеймс Маккензі
Сонячні батареї існують десятиліттями – фактично, зараз вони є загальне видовище на будинках навіть у переважно хмарних і темних країнах північної Європи. Дешевше і простіше в установці, ніж будь-коли раніше, виникає питання, чому сонячні батареї не встановлюються в кожному будинку? Здебільшого це зводиться до вартості. Споживачі просто хочуть швидкого повернення інвестицій.
Пропрацювавши багато років у секторі світлодіодів (LED), я пам’ятаю, як важко було переконати людей купити щось – світлодіодне освітлення – що коштує дорожче, ніж старомодна лампа розжарювання. Навіщо витрачати гроші, коли ви не окупитеся протягом 10 років і більше? Новомодні лампочки підійшли зелено налаштованим еко-воїнам, але не звичайним гравцям.
На щастя, ефективність, вартість і якість світлодіодів покращилися, і споживачі почали розуміти, що світлодіодне освітлення прослужить достатньо довго, щоб окупити початкові витрати. Коли термін окупності впав нижче п’яти років, все почало справді рухатися. Насправді сучасне світлодіодне освітлення може забезпечити понад 100 люменів на ват (вдвічі більше, ніж для високоякісних продуктів), що означає, що вони є єдиним практичним вибором – з окупністю за кілька місяців.
Селективний заборони неефективні джерела світла, звичайно, допомогли, але світлодіоди досягли успіху завдяки технічному прогресу в поєднанні з економією на масштабі. Тож чи станеться те саме з сонячними панелями? У Великій Британії уряд почав справу в 2010 році пільгові тарифи (FiTs). Кожен, хто передає електроенергію, вироблену сонячними батареями, в мережу отримував виплати в розмірі 41.3 p/кВт-год (пенсів за кіловат-год) – у той час, коли електроенергія коштувала близько 10 p/кВт-год. Тарифи призвели до того, що багато людей встановили сонячні фотоелектричні (PV) панелі зросла зі 140,000 2011 у 1.2 році до XNUMX мільйона до кінця минулого року.
Підвищення ефективності
Ще в 2010 році комерційні сонячні фотоелектричні панелі виготовлялися на основі кремнію з ефективністю, як правило, 15%. Якщо ви купили їх у авторитетного виробника, деякі панелі могли б прослужити десятки років, що було б достатньо, щоб окупити інвестиції. Але як звіт Міжнародного агентства з відновлюваної енергії за 2020 рік Встановлено, що вартість сонячної фотоелектричної енергії в усьому світі впала на 82% між 2010 і 2019 роками, а ефективність панелей зараз наближається до 22%.
Насправді всі відновлювані джерела енергії падають у ціні, включаючи берегову та морську вітрову енергію, а також концентровану сонячну енергію, при цьому сонячна енергія впала на 13% лише протягом 2019 року до трохи більше 5 p/kWh. Незважаючи на потрясіння у сонячному секторі Великої Британії закінчення FiTs у 2017-2018 рокахЗа словами фізика, Великобританія, ймовірно, встановить понад 1 ГВт сонячних фотоелектричних установок до кінця 2022 року. Фінлі Колвілл, керівник відділу маркетингових досліджень в Сонячні медіа.
Крім того, є ознаки того, що до 40 року у Великій Британії може бути встановлено 2030 ГВт сонячних фотоелектричних установок на дахах будинків і офісів, а також у наземних сонячних батареях. На початку цього року в рамках свого План енергетичної безпеки, уряд Великобританії також намагатиметься збільшити поточні 14 ГВт сонячної потужності Великобританії, що, за його оцінками, може зросте в п'ять разів до 2035 року.
Вартість є ключовою. Світовий рекорд ефективності сонячних батарей зараз становить 47.1%, який був досягнутий у 2019 році співробітниками США Національна лабораторія відновлюваної енергії, який побудував шість сонячних елементів-концентраторів з різних матеріалів під освітленням 143 Сонць. Жодна сонячна батарея ніколи не може бути настільки економічно ефективною, як старий добрий кремній, але нова «тандемна» сонячна панель, представлена на нещодавньому Всесвітня конференція з перетворення фотоелектричної енергії у Мілані може змінити правила гри, маючи ефективність 30.1% лише за освітлення одним сонцем.
Нова клітина може кардинально змінити правила гри, маючи ефективність 30.1% лише за освітлення одним сонцем
Розроблено командою з різних університетів та інститутів Нідерландів, елемент поєднує в собі звичайний кремнієвий елемент із елементом, виготовленим із перовскіту, що дозволяє використовувати більшу частину сонячного спектру. Це тому, що кремнієва частина добре працює з видимим та інфрачервоним світлом, тоді як перовскіт краще з ультрафіолетовим та видимим світлом. Перовскіт також дозволяє більш ніж 93% ближнього інфрачервоного світла досягати кремнієвої комірки.
Багато команд у всьому світі працюють над тандемними клітинами, включаючи британську фірму Оксфорд П.В. Покриваючи звичайний кремнієвий елемент тонкою плівкою перовскіту, він має досяг ефективності 29.52% у 2020 році, а компанія каже, що її синтетичний перовскіт є доступним і екологічно чистим. с вже побудований завод, Oxford PV має намір стати першою компанією, яка продасть їх сонячні елементи нового покоління. Початкові продукти, розроблені для дахів житлових будинків, генеруватимуть на 20% більше електроенергії від тієї ж кількості елементів.
Сонячне майбутнє
Сонячна енергія має величезний потенціал: 87% країн світу можуть отримувати електроенергію самостійно, використовуючи менше 5% своєї землі. Як зазначив Ілон Маск, США могли б виконати цю роботу лише за допомогою кількох сотень кілометрів сонячних панелей у маленькому куточку Юти. Але Великобританія не є однією з тих щасливих країн: 12.5% усієї нації повинні були б бути покриті сонячними батареями, щоб отримати електроенергію. Це дуже багато, враховуючи, що лише 6% території країни забудовано.
Таким чином, сонячна фотоелектрична система буде частиною суміші, але не повним рішенням. Нам потрібно підвищити ефективність сонячних елементів, зберігаючи при цьому обмеження на витрати на виробництво, інвертори та витрати на встановлення, щоб справді заохочувати використання. Середньостатистичний будинок на чотири людини у Великій Британії наразі потребує близько 16 сонячних панелей, які працюють із ефективністю приблизно 20%, щоб забезпечити себе енергією. Враховуючи низький рівень сонячного світла у Великій Британії, до недавнього часу вважалося, що сонячні батареї окуплять себе за 11–14 років.
Але, за деякими оцінками, окупність сонячних панелей зараз становить лише чотири роки, і подальші вдосконалення можуть ще більше скоротити цей час. У зв’язку зі стрімким зростанням цін на енергоносії та кризою вартості життя, схоже, що час сонячної фотоелектричної енергії нарешті настав.
