Elceram - keramické substráty


Koncentrovaná fotovoltaika CPV

KoncentrovAná fotovoltaika
(Concentrated Photovoltaics)

Velkým problémem u solárních panelů, vyrobených ať už z monokrystalického, polykrystalického či amorfního křemíku, je jejich malá účinnost a velký pokles této účinnosti s rostoucí teplotou. Z toho také plynou nejvíce vhodná geografická místa pro umístění fotovoltaické křemíkové elektrárny, kterými jsou zejména oblasti, kde je nízká okolní teplota a velké množství slunečných dnů. Naopak oblasti kolem rovníku, kde je přes den vysoká okolní teplota, se pro křemíkové elektrárny jeví jako nevhodné. Maximální účinnost, které bylo v laboratorních podmínkách u křemíkové technologie dosaženo je cca 21% (Sanyo), přičemž v reálných podmínkách je právě kvůli tepelné závislosti nutno počítat s účinností až o třetinu menší. Další nevýhodou křemíkových solárních panelů je, že pro výrobu kvalitního panelu s vysokou účinností je třeba velké množství vysoce čistého křemíku. Výroba je tedy energeticky velmi náročná a nehospodárná. Zejména z výše uvedených důvodů se dostává do popředí 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 vyrobený epitaxní technologií MOVPE1. 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 koncentrce 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. 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, tedy oblastech ležících v subtropickém a tropickém pásu.

 

Výsledky vývoje v ELCERAM a TTS 

Během čtyřletého výzkumu a vývoje byl navržen, zkonstruován a otestován solární článek ELC 38 jehož základem je korundová podložka. Z těchto solárních článku bylo zkonstruováno 6 solárních panelů ET - CPV 125. Ze solárních panelů byl dále sestaven solární  systém s výkonem 750 W při intenzitě dopadajícího záření 850 W / m2. Součástí solárního systému je monitorovací zařízení, které měří aktuální intenzitu dopadajícího záření a z této informace počítá účinnost celého systému.

 

Více informací o CPV :

Technické listy od solárního článku ELC 38 a solárního systému lze stáhnout zde