Koszty ogniw słonecznych od kilku lat systematycznie spadają, podczas gdy koszty instalacji, montażu i związanego z nim osprzętu pozostają względnie stałe. Osiągnięcie kompromisu podczas projektowania nowej instalacji, staje się skomplikowane ze względu na różnorodne ceny paneli fotowoltaicznych.

Co wzięto pod uwagę podczas badań ?

Nowa metoda, według naukowców ma pomagać w oszacowaniu najlepszej technologii dla danego projektu. Według naukowców, w przypadku systemów dachowych na budynkach gospodarstwa domowego, w miejscach o ograniczonej powierzchni i stosunkowo suchych , należy stosować bardziej wydajne panele wykorzystujące nowatorskie rozwiązania. Natomiast w przypadku instalacji o wielkiej skali lub w wilgotnym klimacie powinno się stosować mniej wydajne, ale tańsze standardowe panele.

W badaniu przedstawiono porównanie standardowych projektów wykorzystujących jeden rodzaj materiału fotowoltaicznego oraz zaawansowane projekty łączące dwa różne typy materiałów (zwane ogniwami tandemowymi). Ogniwa tandemowe są stosowane w celu pozyskania większej ilości energii ze światła słonecznego. Badacze porównali również dwa typy paneli tandemowych : dwuzłączeniowe I cztrozłączeniowe. W pierwszym typie każda z komórek jest połączone szeregowo z drugą, a w drugim każda komórka posiada oddzielne okablowanie.

Wyniki badań i analiz zostały opublikowane pod koniec kwietnia w czasopiśmie Nature Energy, w artykule autorstwa Sofii Sarah absolwentki MIT, który powstał we współpracy z profesorem inżynierii mechanicznej Tonio Buonassisi, naukowcem Mariusem Peters i firmami zajmującymi się fotowoltaiką z Kalifornii- First Solar i Siva Power.

perowskity

Nie tylko moc ma znaczenie…

Zamiast skupiać się tylko na mocy dostarczanej przez panele, zespół przeanalizował wszystkie koszty związane z instalacją i eksploatacją instalacji, w celu określenia wskaźnika LCOE, czyli uśrednionego kosztu energii elektrycznej. Wskaźnik ten obejmuje wszystkie koszty I przychody występujące przez cały okres działania systemu.

 Standardowe ogniwa z pojedynczym złączem mają maksymalną granicę wydajności na poziomie około 30 procent — wyjaśnia Sofia, dodając, że ogniwa tandemowe, dzięki wykorzystaniu dwóch materiałów, mogą mieć znacznie wyższą wydajność, nawet powyżej 40 procent.  — Jednak kiedy tworzy się tandem, wykorzystuje się dwa ogniwa słoneczne zamiast jednego. Zatem oczywiste jest to, że takie panele są droższe w produkcji. Chcieliśmy sprawdzić, czy się to opłaca— dodaje.

 Ilość cząsteczek wody w powietrzu, wpływa na ilość światła słonecznego docierającego do ogniwa słonecznego. W celu dogłębnej analizy zespół przeprowadził badania w klimacie suchym (Arizona), umiarkowanym (Południowa Dakota) i wilgotnym (Floryda).

W każdej z tych lokalizacji porównywano standardowe dwa rodzaje jednozłączowych ogniw słonecznych (tellurku kadmu lub CdTe i selenku miedziowo-indowo-galowego lub CIGS) z dwoma różnymi typami komórek tandemowych, dwuzłączowych I czterozłączowych W związku z tym zbadano w sumie cztery różne technologie w każdym środowisku. Ponadto badano, uśredniony koszt energii elektrycznej w zależności od tego, czy ceny energii pozostaną stałe, czy też spadną w czasie, co jest prognozowane przez wielu analityków.

Kiedy zaleca się stosowanie ogniw tandemowych?

Wyniki były nieco zaskakujące.

 W przypadku systemów mieszkalnych pokazaliśmy, że cztero-złączowy system tandemowy (najbardziej efektywne ogniwo słoneczne) jest najlepszą opcją, niezależnie od lokalizacji — mówi Sofia.

Naukowcy stwierdzili jednak, że w przypadku instalacji na skalę przemysłową najbardziej korzystną opcją jest stosowanie paneli o najniższych kosztach produkcji.

Dla mnie było zaskoczeniem to, że cztero-złączowe komórki tandemowe mają wyraźną szansę na sukces. To pokazuje, jak ważne jest uzyskanie wysokiej wydajności energetycznej w segmencie mieszkaniowym— mów Sofia.

Według Sofii badanie to może pomóc w kierowaniu priorytetami badawczymi w dziedzinie technologii słonecznej. Metodologia opracowana przez zespół podczas wykonywania porównań powinna mieć zastosowanie w wielu badaniach technologii słonecznych, a nie tylko do konkretnych rodzajów wybranych do tego badania.

Ze względu na, to że dla systemów w skali przemysłowej koszty instalacji i systemów sterowania mogą być rozłożone w czasie, a także przestrzeń na ich budowę nie jest tak ograniczona, nie ma uzasadnienia dla stosowania droższych lecz bardziej wydajnych paneli.

Wyniki badań są już komercjalizowane i jeżeli znajdzie się firma zainteresowana cztero-złączowymi ogniwami tandemowymi dla instalacji na budynkach mieszkalnych, istnieje realna szansa, że zostaną one wprowadzone na rynek.

Źródło : Massachusetts Institute of Technology

Redakcja GLOBEnergia