Aż 40 lat - tyle zajęło znalezienie tajemniczej wady paneli fotowoltaicznych

Dodano:
13/5/2021
Czytaj dalej
Profit


Nawet 25% więcej zysku z własnej mikroinstalacji

Technologia


Gwarancja 25 lat wydajności

Opieka


Profesjonalna i kompleksowa obsługa

Finansowanie


Najlepsze finansowania dostępne na rynku

Fotowoltaika staje się coraz popularniejszą technologią wykorzystywaną przez setki tysięcy gospodarstw domowych i firm w Polsce, która stanowi szybko rosnące źródło energii w skali całego kraju. Pomimo licznych zalet i niewątpliwej opłacalności pod wieloma względami wciąż można jednak ulepszyć ją pod kątem efektywności. Wygląda na to, że po 40 latach długich badań w końcu uda się usunąć jedną z najważniejszych wad paneli słonecznych, która ogranicza skuteczność ich działania.

Nie w pełni wykorzystany potencjał fotowoltaiki

Możliwość produkcji darmowego i ekologicznego prądu z niewyczerpywalnego, bezpłatnego i ogólnodostępnego źródła, a takim są promienie słoneczne, decyduje o potencjale, jaki ma fotowoltaika dla domu i firmy. W połączeniu z hojnymi dofinansowaniami z pieniędzy publicznych i coraz niższymi cenami podzespołów przekłada się to na szybko rosnącą popularność technologii solarnych zarówno wśród gospodarstw domowych, jak i przedsiębiorstw, które poszukują sprawdzonego i skutecznego sposobu na obniżenie rachunków za prąd. Jak się jednak okazuje, fotowoltaika może być jeszcze efektywniejsza niż obecnie, do czego przyczyniły się przełomowe wynika badań angielskich naukowców z uniwersytetu w Manczesterze.

Trudno zaprzeczyć wielu zaletom, które ma fotowoltaika, jednak jednocześnie trzeba zauważyć, że jest to technologia wciąż relatywnie mało efektywna, co należy do jej największych minusów. Wynika to z faktu, że za jej pomocą można przetworzyć na prąd płynący w gniazdku tylko ok. 20-25% energii słonecznej docierającej do paneli solarnych. Oznacza to, że pozostała część, czyli aż ok. 75-80% potencjału promieniowania, jest niewykorzystana, lecz jeszcze do niedawna przyczyna takiego stanu rzeczy była nieznana, w związku z czym producenci nie byli w stanie poprawić skuteczności działania swoich wyrobów. Wiele wskazuje jednak na to, że już niedługo ta sytuacja będzie mogła się zmienić, dzięki czemu przeciętna instalacja fotowoltaiczna zacznie produkować jeszcze więcej darmowego prądu ze Słońca.

Degradacja ogniw krzemowych światłem powodem niższej wydajności

W 2019 r. na Uniwersytecie w Manczesterze grupa naukowców pod przewodnictwem Tony’ego Peakera odkryła materiałową wadę w strukturze krzemu stosowanego do produkcji modułów fotowoltaicznych, która była wcześniej niezauważona. Istnieją przypuszczenia, że odpowiada ona za utratę aż 2% efektywności działania paneli bezpośrednio po montażu. Chodzi o zjawisko degradacji ogniw światłem (z ang. Light Induced Degradation) sprawiające, że po zaledwie kilku godzinach użytkowania wydajność pracy systemu solarnego spada właśnie o wspomniane 2%.

Czy jednak jest o co kruszyć kopie, skoro to tylko 2%? Rzeczywiście, pozornie może się to wydawać niewiele, jednak w praktyce, uwzględniając wieloletnie użytkowanie instalacji słonecznej, to poważna wada przekładająca się na odczuwalną dla portfela obniżkę ilości wyprodukowanego prądu, a co za tym idzie – mniejsze zyski i dłuższy czas oczekiwania na zwrot z inwestycji. Utrata 2% efektywności paneli słonecznych staje się tym istotniejsza, gdy weźmie się pod uwagę, że fotowoltaika dla firm i gospodarstw domowych jest istotna również z punktu widzenia sprawności całego systemu energetycznego.

W skali kraju nawet 1% więcej prądu z OZE jest na wagę złota i w praktyce przekłada się na bezpieczeństwo energetyczne setek tysięcy rodzin, przedsiębiorstw, instytucji i innych podmiotów w Polsce. Gdy obierze się perspektywę globalną, zyski z odkrycia brytyjskich naukowców mogą być liczone w miliardach dolarów. Tym bardziej że znalezieniem przyczyny wady fotowoltaiki zajmowali się specjaliści od przeszło 40 lat – bezskutecznie. Pomimo opublikowania ok. 270 prac naukowych na ten temat przez dekady nie udało się ustalić przyczyny obniżonej wydajności paneli słonecznych, którą odkryli dopiero niedawno akademicy z Manczesteru.

„Bezwzględny spadek wydajności o 2 procenty może nie wydawać się wielkim problemem, ale jeśli weźmie się pod uwagę, że panele słoneczne są obecnie odpowiedzialne za produkcję dużej i szybko rosnącej części globalnego zapotrzebowania na prąd elektryczny, oznacza to olbrzymie straty energii, którą można by uzyskać, gdyby nie defekt materiałowy krzemu” – wyjaśnia prowadzący badania prof. Tony Peaker.

Czas na rozwiązania

Bezpośrednią przyczyną omawianego problemu spadku efektywności okazał się proces przetwarzania energii słonecznej w krzemowych ogniwach. Mianowicie ze względu na obniżony przepływ elektronów, który wynika z wady materiałowej tego pierwiastka, powstaje mniej energii elektrycznej, niż byłoby to możliwe bez tego defektu. Daje on o sobie znać jednak dopiero wówczas, gdy na moduł pada światło słoneczne, co potwierdził eksperyment, w ramach którego przeprowadzono proces transformacji energii słonecznej na elektryczną przy użyciu ogniw podgrzewanych w ciemności. W zaciemnionych warunkach wada paneli słonecznych się nie aktywowała.

Jak stwierdził prowadzący badania prof. Tony Peaker: „Udało się udowodnić, że ukryta wada fotowoltaiki istnieje – teraz czas na działania inżynierów, którzy ją zneutralizują”. Miejmy nadzieję, że efekty ich pracy szybko ujrzą światło dzienne, co pozwoli na usunięcie poważnego minusa paneli słonecznych i tym samym jeszcze bardziej poprawi wydajność ekologicznej technologii produkcji energii solarnej. Widać więc, że mimo iż coraz bardziej wiemy, jak działa i co to jest fotowoltaika, wciąż jeszcze wiele zagadek pozostaje do rozwikłania.