¿Cuál es el estado actual del arte de los paneles solares?

La búsqueda para mejorar la tecnología fotovoltaica parece similar a la competencia para aumentar la frecuencia de reloj de las PC en los años 80, y la búsqueda en motores de automóviles para obtener más RPM.

Lo que necesitamos no es más Hz o RPM. En su lugar, necesitamos …

Una caja de cambios! ¡Influencia! ¡Más carriles! Más bits pr byte!

Al igual que los automóviles obtuvieron la caja de cambios, y las computadoras obtuvieron más bits en lugar de Hz, también los solares fotovoltaicos deben obtener una caja de cambios . Ajustar la eficiencia del 13%, al 15%, al 18%, es como ir cada vez más rápido en su automóvil, solo en la primera marcha . Duh!

Incluso en las mejores fotovoltaicas, menos de una quinta parte de la energía disponible se convierte en electricidad. En otras palabras, más del 80% no se utiliza. Reflejado, o convertido en calor, que a su vez se irradia de nuevo a la atmósfera.


La tecnología para enfocar la luz en los sistemas fotovoltaicos solares existentes, y luego agregar un sistema de enfriamiento a los sistemas fotovoltaicos, ESO es como agregar una caja de engranajes a los sistemas fotovoltaicos solares. El “enfriamiento” de los PV es, de hecho, el apalancamiento, ya que enfriar los PV significa calentar otra cosa. Hay muchas formas de convertir el calor en electricidad, y con frecuencia, el calor en sí mismo es necesario para el agua caliente, la calefacción de espacios, los procesos industriales, etc. Ahora incluso hay unidades de aire acondicionado que funcionan con un diferencial de calor. Qué irónico, usar calor para hacer frío .

La última pieza de este rompecabezas es hacer un dispositivo de enfoque de luz estática, omnidireccional, que capture la luz desde todas las direcciones por un factor de 3: 1 o más. No importa si está nublado o si el sol está constantemente en un ángulo diferente, ya que este dispositivo simplemente absorberá cualquier luz disponible en las PV.

La caja de engranajes para energía solar fotovoltaica, que de hecho llevará la energía renovable a la próxima generación de eficiencias.

“Si le hubiera preguntado a la gente qué es lo que querían, hubieran dicho caballos más rápidos”. – Henry Ford

En realidad, con los avances en la tecnología que transfiere calor a la electricidad, las PVs ya no serán necesarias , como la principal fuente de energía eléctrica solar. ¡Olvida los caballos!

Sol concentrado para generar calor, calor utilizado para generar electricidad, calefacción de espacios y agua caliente. Y además, en climas fríos, el exceso de calor del verano puede almacenarse debajo de los edificios, en el suelo, para que pueda recuperarse en el invierno siguiente (“almacenamiento de calor estacional”).

Ver también

Cool Chips plc

Sobre nosotros | Morgan Solar

Solarus :: Desbloqueo de energía solar.

Turbina verde

JTEC | web.johnsonems.com

Solución solar híbrida

(todas las imágenes en este post: wikimedia Commons y Solarus :: Desbloqueo de energía solar)

La respuesta de Kare Lohse es buena: parece que una de las mejores formas de mejorar la tecnología de energía solar no es centrarse demasiado en mejorar la eficiencia fotovoltaica, sino en otros enfoques paralelos, como concentrar, almacenar o reutilizar el calor residual.
Se están considerando muchos de estos tipos de enfoques, incluyendo la energía solar térmica (no se requiere fotovoltaica),

concentración solar (lente o espejos para enfocar y amplificar la luz en un pequeño PV)

y usos del calor residual (módulos termoeléctricos combinados PV +, calefacción solar). Y combinaciones de estos.

Pero a diferencia de los motores o las computadoras, hay algunas limitaciones físicas que hacen que la paralelización sea un desafío fundamental, a saber, que hay una cantidad más o menos fija de radiación solar incidente en la Tierra y un área de superficie fija de la Tierra. Por lo tanto, también es importante mejorar la eficiencia, ya que hay una cantidad total limitada que se puede utilizar. Y probablemente no queremos cubrir toda la superficie de la Tierra con células solares.
Al estudiar los paneles solares de la naturaleza (plantas) podemos tener una idea de lo que es posible. Las plantas vienen en una variedad de formas.
Hecho para explotar muchos caminos paralelos para absorber eficientemente la energía solar. Pero tienen algunos puntos en común definidos: el color verde, la misma reacción química de la foto básica. Por lo tanto, hay espacio para innovaciones de tipo paralelo en la energía solar, pero no está completamente sin restricciones. Por ejemplo, no puedes simplemente apilar paneles solares uno encima del otro. Bueno, puedes, pero solo obtendrás energía de la capa superior, a menos que sea parcialmente transparente …

Desde un punto de vista técnico, creo que la máxima eficiencia actual en el estado de la técnica en células fotovoltaicas de estado sólido son dispositivos fotovoltaicos de múltiples conexiones basados ​​en III-V.

Célula fotovoltaica multifunción

Estas son células fotovoltaicas apiladas que son parcialmente transparentes: cada capa absorbe un componente diferente del espectro solar.
Combinando estos con la concentración de lentes y una capa inferior de recuperación de calor de residuos termoeléctricos (todos actualmente posibles, pero no conozco un dispositivo que combine los tres), la eficiencia sería muy alta. El desafío con las celdas de múltiples funciones es que es difícil hacer crecer las capas una encima de la otra porque las constantes de celosía no coinciden perfectamente. Por lo tanto, tiende a tener defectos para acomodar las cepas, lo que reduce la eficiencia. Encuentre mejores materiales para hacer una celda multifunción (y una forma barata de fabricar los módulos) y puede ser rico.

Sin embargo, es importante tener en cuenta dos cosas: la energía solar térmica (como el proyecto del desierto de Google) no requiere ningún tipo de energía fotovoltaica, y el costo de fabricar celdas de unión múltiple, con módulos con concentradores y recuperación termoeléctrica, es prohibitivo. Por lo tanto, la fuente real de la fotovoltaica mejorada estará en la tecnología de fabricación: cómo recopilará los recursos y ensamblará los dispositivos, e incluso entonces, la fotovoltaica puede ser irrelevante en comparación con la energía solar térmica. Finalmente, las innovaciones en otras áreas, como la eficiencia o la política, pueden ser las más importantes.

El Instituto Fraunhofer en Alemania ha anunciado un 46% de células fotovoltaicas de unión múltiple eficientes. Ver Nuevo récord mundial de eficiencia de células solares en 46%. No están disponibles comercialmente. También requieren una concentración 500X de la luz solar. Esto a su vez requiere un seguimiento del sol excepcionalmente preciso para mantener la luz solar enfocada en el área de la celda.