Hvers vegna er nýtni sólarrafhlöðna föst í um 20% eins og er?
Sólarplötur verða sífellt algengari sem uppspretta endurnýjanlegrar orku. Þau eru hönnuð til að fanga sólarljós og breyta því í rafmagn sem hægt er að nota á heimilum, fyrirtækjum og jafnvel farartækjum. Skilvirkni þessara spjalda hefur batnað verulega á undanförnum árum vegna framfara í tækni og framleiðsluferlum. Hins vegar, þrátt fyrir þessar endurbætur, hefur nýtni sólarrafhlaða haldist í kringum 20%, sem veldur því að margir velta fyrir sér hvers vegna þetta er raunin. Í þessari grein munum við kanna þetta efni nánar, þar á meðal þróunarsögu um skilvirkni sólarplötur og þróun kísilhreinsunartækni, og kanna ástæðurnar á bak við tap á orku í sólarplötum.
Þróunarsaga sólarplötuskilvirkni
Þróun sólarrafhlaða má rekja aftur til uppgötvunar ljósvakaáhrifa árið 1839 af franskum eðlisfræðingi að nafni Alexandre Edmond Becquerel. Á árunum sem fylgdu hélt tækninni áfram að þróast og um 1950 voru fyrstu sólarsellur sem fást á markaði kynntar. Upphaflega voru þessar frumur mjög dýrar og óhagkvæmar, með skilvirkni aðeins um 4%.
Á næstu áratugum leiddu framfarir í tækni til verulegra umbóta á skilvirkni sólarplötur. Upp úr 1980 hafði skilvirknin aukist í um 15% og snemma á 2000 var hún komin í um 20%. Þessar framfarir voru að hluta til vegna þróunar nýrra efna, eins og þunnfilmu sólarsellur, og endurbóta í framleiðsluferlum.
Þrátt fyrir þessar endurbætur hefur nýtni sólarplötur haldist um 20% undanfarna tvo áratugi. Þetta er vegna þess að það eru nokkrir þættir sem takmarka skilvirkni sólarrafhlöðna, þar á meðal eiginleikar efnanna sem notuð eru og hvernig þau eru framleidd.
Þróun sílikonhreinsunartækni
Kísill er aðalefnið sem notað er við framleiðslu á sólarrafhlöðum. Það er nóg og hefur eiginleika sem gera það að verkum að það hentar vel til sólarselluframleiðslu. Hins vegar eru ekki allar tegundir af sílikoni búnar til jafnt þegar kemur að skilvirkni.
Kísillinn sem notaður er í sólarrafhlöður verður að vera mjög hreinsaður til að tryggja að hann leiði rafmagn á skilvirkan hátt. Þetta ferli felur í sér að hita sílikonið upp í mjög háan hita og bæta við ýmsum efnum til að fjarlægja óhreinindi. Eftir því sem eftirspurnin eftir sólarrafhlöðum hefur aukist, hefur þörfin fyrir meira magn af kísil með miklum hreinleika aukist.
Í gegnum árin hafa verið þróaðar nokkrar mismunandi aðferðir til að hreinsa sílikon. Upphaflega var ferlið mjög dýrt og tímafrekt sem takmarkaði framleiðslu á sólarrafhlöðum. Hins vegar hafa framfarir í tækni leitt til umbóta í skilvirkni og hagkvæmni kísilhreinsunar. Í dag er algengasta hreinsunaraðferðin þekkt sem Siemens-ferlið, sem framleiðir sílikon með hreinleika upp á um 99,9999%.
Orkutap í sólarrafhlöðum
Þrátt fyrir framfarir í sólarplötutækni og sílikonhreinsun, halda sólarplötur áfram að missa orku í gegnum ýmis ferli. Einn helsti þátturinn sem stuðlar að þessu tapi er endurvarp sólarljóss. Sumt af sólarljósinu sem lendir á yfirborði sólarrafhlöðna endurkastast og dregur úr orkumagninu sem spjaldið getur tekið í sig.
Annar þáttur sem stuðlar að orkutapi í sólarrafhlöðum er umbreyting sólarljóss í hita. Þetta gerist vegna þess að sólarsellur taka til sín meiri orku en þær geta breytt í rafmagn, sem leiðir til hækkunar á hitastigi. Þessi hækkun á hitastigi getur dregið úr skilvirkni sólarsellu.
Niðurstaða
Niðurstaðan er sú að nýtni sólarrafhlöðna hefur haldist um 20% vegna nokkurra þátta, þar á meðal eiginleika efnanna sem notuð eru, hvernig þau eru framleidd og orkutaps í umbreytingarferlinu. Þó framfarir í tækni og kísilhreinsun hafi bætt skilvirkni sólarplötur í gegnum árin, þarf áframhaldandi rannsóknir og þróun til að sigrast á þessum takmörkunum. Engu að síður eru sólarrafhlöður enn mjög efnilegur uppspretta endurnýjanlegrar orku og eftir því sem tæknin heldur áfram að þróast er líklegt að skilvirkni þeirra aukist, sem gerir þær að enn aðlaðandi lausn til að draga úr trausti á jarðefnaeldsneyti.