Effizienz Sonnenkollektoren

Der Rekordhalter für die Effizienz von Solarmodulen, die auf die eine oder andere Weise auf dem heutigen Markt erhältlich sind, sind Solarmodule, die auf mehrschichtigen Solarzellen basieren und vom Fraunhofer-Institut für Solarenergiesysteme in Deutschland entwickelt wurden. Seit 2005 ist Soitec an der kommerziellen Umsetzung beteiligt.

Die Größe der Fotozellen selbst überschreitet 4 Millimeter nicht, und die Fokussierung des Sonnenlichts auf sie wird durch die Verwendung von zusätzlichen Konzentrationslinsen erreicht, dank derer gesättigtes Sonnenlicht mit einem Wirkungsgrad von 47% in Elektrizität umgewandelt wird.

Die Batterie enthält vier pn-Übergänge, so dass vier verschiedene Fotozellenverbindungen Strahlung mit einer bestimmten Wellenlänge von Sonnenlicht, das 297,3-mal im Wellenlängenbereich von Infrarot bis Ultraviolett konzentriert ist, effizient empfangen und umwandeln können.

Die Forscher unter der Leitung von Frank Dimirot stellten sich zunächst die Aufgabe, einen mehrschichtigen Kristall zu züchten, und es wurde eine Lösung gefunden - sie sprossen die Substrate zum Wachsen, und als Ergebnis wurde ein Kristall mit verschiedenen Halbleiterschichten mit vier photoelektrischen Unterzellen erhalten.

Der Wachstumsprozess hat sich als komplizierter herausgestellt als bei der traditionellen Herstellung von Siliziumbatterien, aber die Leistung neuer Batterien hat sich verdoppelt. Darüber hinaus sind die Kosten für die Erstellung eines Systems mit Hub niedriger als beim Erstellen konventionelle Sonnenkollektoren.

Mehrschichtige Solarzellen werden seit langem in Raumfahrzeugen eingesetzt, aber jetzt wurden bereits in 18 Ländern Solarstationen auf ihrer Basis gestartet. Dies wird durch die Verbesserung und Reduzierung der Technologiekosten ermöglicht. Infolgedessen wird die Zahl der mit neuen Solarstationen ausgestatteten Länder zunehmen, und auf dem Markt für industrielle Solarmodule besteht eine Tendenz zum Wettbewerb.

An zweiter Stelle stehen Solarmodule auf Basis von Sharp-Dreischicht-Solarzellen, deren Wirkungsgrad 44,4% erreichte. Indiumgalliumphosphid ist die erste Schicht der Fotozelle, Galliumarsenid ist die zweite, Indiumgalliumarsenid ist die dritte Schicht. Die drei Schichten sind durch ein Dielektrikum getrennt, das dazu dient, den Tunneleffekt zu erzielen.

Die Lichtkonzentration auf der Fotozelle wird dank der Fresnellinse erreicht, da bei deutschen Entwicklern das Sonnenlicht 302-mal konzentriert und durch eine dreischichtige Halbleiter-Fotozelle umgewandelt wird.

Die Forschung zur Entwicklung dieser Technologie wird seit 2003 kontinuierlich von Sharp mit Unterstützung von NEDO durchgeführt, einer japanischen Organisation der öffentlichen Verwaltung, die Forschung und Entwicklung sowie die Verbreitung von Industrie-, Energie- und Umwelttechnologien fördert. Bis 2013 erreichte Sharp einen Rekordwert von 44,4%.

Zwei Jahre vor Sharp hatte das amerikanische Unternehmen Solar Junction 2011 bereits ähnliche Batterien auf den Markt gebracht, jedoch mit einem Wirkungsgrad von 43,5%, deren Elemente 5 x 5 mm groß waren. Der Fokus lag auch auf Linsen, die das Sonnenlicht 400-mal konzentrierten. Die Solarzellen bestanden aus drei Übergängen auf Germaniumbasis, und die Gruppe plante sogar die Schaffung von Solarzellen mit fünf und sechs Übergängen, um das Spektrum besser erfassen zu können. Das Unternehmen forscht bis heute.

So weisen Solarbatterien in Kombination mit Konzentratoren, die, wie wir sehen, in Europa, Asien und Amerika hergestellt werden, den höchsten Rekordwirkungsgrad auf. Diese Batterien sind jedoch hauptsächlich für den Bau großer bodengestützter Solarkraftwerke und für die effiziente Stromversorgung von Raumfahrzeugen bestimmt.

Vor kurzem wurde ein Rekord im Bereich der gewöhnlichen Verbrauchersolarmodule aufgestellt, die den meisten zur Verfügung stehen, die sie liefern möchten, beispielsweise das Dach eines Hauses.

Mitte Herbst 2015 stellte das Unternehmen Ilona Mask SolarCity die effizientesten Consumer-Solarmodule vor, deren Wirkungsgrad 22% übersteigt.

Dieser Indikator wurde durch Messungen des Labors des Renewable Energy Test Center bestätigt. Das Werk in Buffalo legt bereits einen Produktionsplan für jeden Tag fest - von 9 bis 10.000 Solarmodulen, deren genaue Eigenschaften noch nicht bekannt sind. Das Unternehmen plant bereits, jährlich mindestens 200.000 Haushalte mit seinen Batterien zu versorgen.

Tatsache ist, dass das Unternehmen durch den optimierten technologischen Prozess die Produktionskosten erheblich senken und gleichzeitig die Effizienz im Vergleich zu den weit verbreiteten Silizium-Solarmodulen für Verbraucher um das Zweifache steigern konnte. Musk ist sich sicher, dass es seine Sonnenkollektoren sind, die in naher Zukunft bei Hausbesitzern am beliebtesten sein werden.

Siehe auch zu diesem Thema:5 ungewöhnliche Sonnenkollektoren der Zukunft