Koncentratory słoneczne

  PDF

Do powierzchni Ziemi w słoneczny dzień dociera około 1000 W/m² energii promieniowania słonecznego. Dlatego interesująca jest możliwość efektywnego wykorzystania tego niewyczerpanego, z punktu widzenia człowieka, źródła energii.
Do zamiany energii słonecznej na energię elektryczną służą tzw. ogniwa fotowoltaiczne. Uzyskanie większej energii użytecznej z ogniwa słonecznego można osiągnąć na kilka sposobów.

NAJBARDZIEJ TYPOWE

ROZWIĄZANIE TO ZASTOSOWANIE LUSTER PARABOLICZNYCH

płaskich, lub soczewek i innych elementów optycznych wokół paneli słonecznych. Skupione światło słoneczne z dużego obszaru jest kierowane na ogniwa słoneczne. Dzięki czemu mogą one produkować więcej energii elektrycznej. Dodatkowo koncentratory te muszą mieć wbudowany mechaniczny system śledzenia Słońca podczas jego pozornego ruchu po orbicie niebieskiej.

DRUGIE ROZWIĄZANIE

TO TZW. KONCENTRATOR LUMINESCENCYJNY

W odróżnieniu od poprzedniego nie musi być zaopatrzony w system śledzenia Słońca. Taki koncentrator jest zdolny do wyłapywania promieni słonecznych niemal pod każdym kątem.
Na bokach szklanych lub polimerowych płytek, domieszkowanych jonami lantanowców lub metali przejściowych umieszcza się foto-ogniwa. W układzie tym światło pada na płytkę i wzbudza do świecenia luminofor. Światło przetworzone luminofor, przez zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia jest kierowane na ogniwa.
Ponieważ grubość płytek jest niewielka (zwykle wynosi kilka milimetrów), umieszczone na bokach ogniwa słoneczne mają niewielką powierzchnię, co redukuje koszty wytwarzania tych koncentratorów.

TRZECIE ROZWIĄZANIE

KTÓRE MOŻE BYĆ WYKORZYSTANE W KONCENTRATORACH LUMINESCENCYJNYCH

oparte jest na obserwacji, że czułość diody krzemowej, z której zbudowane jest ogniwo słoneczne, nie jest idealnie dopasowana do widma słonecznego. Część promieniowania, zwłaszcza podczerwonego, a także UV jest tracona.
Dlatego kolejnym rozwiązaniem na efektywniejszą zamianę energii słonecznej na elektryczną jest zastosowanie dodatkowych warstw, które byłyby czułe także na pozostałą część widma słonecznego.
Warstwy te zawierałyby domieszki jonów, w których występują takie procesy transferu energii jak konwersja w górę lub cięcie kwantowe. Dzięki temu zbierałyby one promieniowanie podczerwone oraz ultrafioletowe i emitowały światło dopasowane do maksimum absorpcji diody krzemowej.