Монтаж и сервис оборудования по использованию возобновляемых источников энергии

Высокоэффективные солнечные элементы являются классом солнечных элементов, которые могут генерировать больше электроэнергии за единицу солнечной энергии (Вт / Вт). Большая часть промышленности сосредоточена на наиболее экономически эффективных технологиях с точки зрения затрат на генерируемую мощность. Две основные стратегии для снижения стоимости фотоэлектричества – это повышение эффективности элементов и снижение их стоимости на единицу площади. Однако повышение эффективности солнечного элемента без снижения общей стоимости за киловатт в час является менее экономично, так как солнечный свет бесплатный. Так, или иначе "эффективность" вопроса, зависит от того, определяется ли "стоимость" как стоимость за единицу падения солнечных лучей на элемент, либо как стоимость за единицу площади, или за единицу веса элемента, или за единицу производимой элементом энергией.

По мнению Европейской Ассоциации Фотовольтаики (EPIA), к 2020 году стоимость электроэнергии, вырабатываемой «солнечными» системами, снизится до уровня менее 0,10 € за кВтч для промышленных установок и менее 0,15 € за кВтч для установок в жилых зданиях (5).

В 2013 году компания Sharp создала трёхслойный фотоэлемент размером 4x4 мм на индиево-галлий-арсенидной основе с КПД 44,4 %, а группа специалистов из Института систем солнечной энергии общества Фраунгофера, компаний Saitek, CEA-Let и Берлинского центра имени Гельмгольца создали фотоэлемент, использующий линзы Френеля с КПД 44,7 %, превзойдя своё собственное достижение в 43,6 %. В 2014 году Институт солнечных энергосистем Фраунгофер создали солнечные батареи, в которых благодаря фокусировке линзой света на очень маленьком фотоэлементе КПД составил 46% .

В 2014 году испанские учёные разработали фотоэлектрический элемент из кремния, способный преобразовывать в электричество инфракрасное излучение Солнца.

Перспективным направлением является создание фотоэлементов на основе нано антенн, работающих на непосредственном выпрямлении токов, наводимых в антенне малых размеров (порядка 200–300 нм) светом (то есть электромагнитным излучением частоты порядка 500 ТГц). Нано антенны не требуют дорогого сырья для производства и имеют потенциальный КПД до 85 %.

При промышленной генерации электричества с помощью фотоэлементов наиболее эффективными, с энергетической точки зрения, устройствами для превращения солнечной энергии в электрическую являются полупроводниковые фотоэлектрические преобразователи (ФЭП), поскольку это прямой, одноступенчатый переход энергии. КПД производимых в промышленных масштабах фотоэлементов в среднем составляет 16 %, у лучших образцов до 25 %. В лабораторных условиях уже достигнуты КПД 44,7%.

Солнечные элементы на основе монокристаллического кремния наиболее востребованный вид фотоэлементов на рынке солнечной энергетики (более 80% всех производимых фотоэлементов). Во многом это обусловлено высоким КПД, надежностью и освоенностью технологии получения монокристаллического кремния.

В последнее время наметился прогресс в создании ФЭП на основе нано антенн, напрямую преобразующих электромагнитную энергию светового излучения в электрический ток. Перспективность нано антенн обусловлена их высоким теоретическим КПД (до 85 %) и потенциально более низкой стоимостью.

Теоретически признанная экологическая безопасность солнечных батарей увеличивает число потенциальных потребителей солнечной энергии, особенно среди поклонников «зеленых» технологий. Здесь нельзя не отметить, что в производстве фотоэлементов и в используемых для их производства материалах, а также в дополнительном оборудовании для солнечных электростанций (аккумуляторах) зачастую используются токсичные вещества. Несмотря на экологическую чистоту получаемой энергии, сами фотоэлементы содержат ядовитые вещества, например, свинец, кадмий, галлий, мышьяк и т. д., а их производство потребляет массу других опасных веществ. Современные фотоэлементы имеют ограниченный срок службы (30–50 лет), и массовое применение поставит в ближайшее же время сложный вопрос их утилизации, который тоже не имеет пока приемлемого с экологической точки зрения решения.