Высокоэффективные концентрирующие солнечные батареи – теперь и на крышах наших домов

Солнечные концентраторы ультравысокой эффективности, аналогичные тем, которые используются на космических аппаратах, в скором времени будут доступны для установки на крышах жилых и административных зданий, благодаря новой микро-масштабной технологии концентрации солнечного света, разработанной международной командой исследователей.

Электрогенерирующие солнечные концентраторы (CPV-системы) обладают высокой рентабельностью, поскольку объединяют в себе высокопроизводительные мульти-контактные фотоэлементы с недорогой оптикой, которая концентрирует на них солнечный свет.

Для того, чтобы приспособить CPV-систему для использования на крышах домов, исследователи совместили миниатюрные фотоэлементы на основе арсенида галлия, систему 3D-печатных линз и пластиковый подвижной механизм фокусировки. Сочетание этих компонентов позволило уменьшить размер, вес и стоимость CPV-системы, и сделать ее похожей на традиционные крышные солнечные панели, которые обычно размещаются на южной стороне здания.

Разработанные для системы фотоэлементы, размером менее 1 кв. мм, были уложены параллельно в крупный массив, который затем был установлен на тонком листе стекла или прозрачного пластика. Для фокусировки солнечного света массив из фотоэлементов поместили между двумя 3D-печатных пластиковых линз, одна из которых действует как увеличительное стекло, а вторая – как вогнутое зеркало. Это позволило увеличить выход энергии солнечного света от каждого фотоэлемента в 200 раз.

Кроме того, расположив солнечные элементы между линзами, исследователи смогли решить еще одну проблему – проблему смещения фокуса линз с солнечных элементов при перемещении солнца в течение дня. Если в других подобных системах наибольшая концентрация света достигалась в течение двух часов, когда солнце стояло в зените, то новая система позволяет эффективно собирать и концентрировать солнечные лучи 8 часов в день. Увеличению времени эффективной работы новой CPV-системы способствует и использование маленьких двигателей-трекеров для механического слежения.