Оказывается, что это далеко от простого вопроса, но команда исследователей в MIT и в другом месте придумала способ выяснить наилучший вариант для данного местоположения и типа установки. Итог – то, что для систем крыши домашнего масштаба в относительно сухих местоположениях, более эффективные, но более дорогостоящие группы были бы лучше, но для установок масштаба сетки или для тех в более влажных климатах, установленные, менее эффективные, но более дешевые группы лучше.
Затраты на солнечные батареи продолжают резко падать, в то время как затраты на установку и связанное оборудование остаются относительно постоянными. Так, выяснение компромиссов, вовлеченных в планирование новой установки, стало более сложным.
Но новое исследование обеспечивает ясный способ оценить лучшую технологию для данного проекта, говорят авторы.О результатах сообщает сегодня в журнале Nature Energy, в статье аспирант MIT Сара София, адъюнкт-профессор машиностроения Тонио Буонэссизи, исследователь I. Мариус Питерс и три других в MIT и сначала Солнечный и Власть Шивы, солнечные компании в Калифорнии.
Исследование сравнило два основных варианта солнечных батарей: стандартные проекты, которые используют единственный тип фотогальванического материала и передовые проекты, которые объединяют два различных типов (названный тандемными клетками), чтобы захватить больше энергии в солнечном свете. Для тандемных клеток исследователи также сравнили различные варианты: те, в которых каждая из этих двух клеток связаны вместе последовательно, названный тандемными клетками с двумя соединениями и теми, где каждую клетку отдельно телеграфируют, называют тандемными клетками с четырьмя соединениями.Вместо того, чтобы просто смотреть на количество энергии может поставить каждый вид, команда анализировала всю связанную установку и эксплуатационные затраты со временем, чтобы произвести измерение, названное стоимостью levelized электричества (LCOE), мера, которая включает все затраты и доходы по целой жизни системы.«У стандартных клеток единственного соединения есть предел максимальной производительности приблизительно 30 процентов», объясняет София, тогда как «у тандемных клеток, используя два материала, может быть намного более высокая эффективность выше 40 процентов».
Но в то время как более высокая эффективность – очевидно, преимущество в принципе, «когда Вы делаете тандем, у Вас в основном есть две солнечных батареи вместо одной, таким образом, более дорого произвести. Так, мы хотели видеть, стоит ли это того», говорит она.Для их анализа команда посмотрела на три типа окружающей среды – засушливый (Аризона), умеренная (Южная Дакота), и влажный (Флорида) – потому что количество водяного пара в воздухе может затронуть, сколько солнечного света достигает солнечной батареи.
В каждом из этих местоположений они сравнили стандартные два вида солнечных батарей единственного соединения (теллурид кадмия, или CdTe, и медный индиевый селенид галлия или СИГАРЫ) с двумя различными типами тандемных клеток, с двумя соединениями или с четырьмя соединениями. Таким образом в общей сложности четыре различных технологии были изучены в каждой окружающей среде. Кроме того, они учились, как полный LCOE установок будет затронут в зависимости от того, остаются ли полные цены на энергоносители постоянными или уменьшаются со временем, как многие аналитики ожидают.
Результаты были несколько удивительны. «Для жилых систем мы показали, что тандемная система с четырьмя терминалами [самая эффективная солнечная батарея, доступная], была наилучшим вариантом, независимо от местоположения», говорит София. Но для установок сервисного масштаба, клетка с самыми низкими производственными затратами – лучшее предложение, исследователи нашли.
Новые результаты могли быть значительными для тех, которые планируют новые солнечные установки, говорит София. «Для меня показывая то, что у тандемной клетки с четырьмя терминалами была ясная возможность иметь успех, не было очевидно. Это действительно показывает важность наличия высокого энергетического урожая в жилой системе».Но потому что системы сервисного масштаба могут распространить затраты на установку и системы управления еще по многим группам, и потому что пространство имеет тенденцию быть менее ограниченным в таких установках, «мы никогда не видели возможности» для более дорогостоящих, эффективных клеток в таких параметрах настройки.
В больших массивах, «потому что затраты на установку настолько дешевые, они просто хотят самые дешевые клетки [за ватт мощности]», говорит она.Исследование могло помочь вести приоритеты исследования в солнечной технологии, говорит София. «Была большая работа в этой области, не спрашивая это сначала [имела ли бы экономика на самом деле смысл]. Мы должны задавать вопрос, прежде чем мы сделаем всю работу….
Я надеюсь, что это может служить руководством туда, где научно-исследовательские работы должны быть сосредоточены», говорит она.Методология, которую команда развивала для того, чтобы сделать сравнения, должна быть применима ко многим другим сравнениям солнечных технологий, не только, определенные типы выбрали для этого исследования, говорит София. «Для технологий тонкой пленки это generalizable», говорит она.
Поскольку материалы, которые они изучили для случая с четырьмя терминалами, уже коммерциализированы, София говорит, «если бы была компания, у которой был интерес», то практические, доступные тандемные системы с четырьмя соединениями для жилых заявлений могли потенциально быть поставлены на рынок вполне быстро.