Maîtrisant constamment de nouvelles frontières, l’énergie solaire progresse, élevant la valeur de l’efficacité à de nouveaux niveaux. Ce n'est un secret pour personne les performances qu'ils offrent ne peuvent pas rivaliser avec les sources d'énergie établies. Cela est dû aux faibles performances des panneaux existants.

Impact de divers facteurs sur les performances

Augmenter l’efficacité est un casse-tête pour tous les chercheurs travaillant dans ce sens. Aujourd'hui, l'efficacité de ces appareils varie de 15 à 25 %. Le pourcentage est très faible. Les panneaux solaires sont un appareil extrêmement sophistiqué, travail stable ce qui dépend de nombreuses raisons.

Les principaux facteurs qui peuvent affecter les performances de deux manières sont les suivants :

• Matériau de base pour cellules solaires. Le plus faible à cet égard est le polycristallin panneaux solaires, ayant une efficacité allant jusqu'à 15%. Les modules à base d'indium-gallium ou de cadmium-tellure, ayant jusqu'à 20 % de productivité, peuvent être considérés comme prometteurs.
• Orientation du récepteur de flux solaire. Idéalement, les panneaux solaires et leur surface de travail devraient être orientés vers le soleil à angle droit. Ils devraient rester dans cette position le plus longtemps possible. Pour augmenter la durée de positionnement correct des modules au soleil, les analogues plus chers ont dans leur arsenal un dispositif de suivi solaire qui fait tourner les batteries en suivant le mouvement du luminaire.
• Surchauffe des installations. Fièvre affecte négativement la production d'électricité, c'est pourquoi lors de l'installation, il est nécessaire d'assurer une ventilation et un refroidissement suffisants des panneaux. Ceci est réalisé en installant un espace ventilé entre le panneau et la surface d'installation.
• L'ombre projetée par n'importe quel objet peut considérablement gâcher indicateurs d'efficacité l'ensemble du système.

En remplissant toutes les exigences et, si possible, en installant les panneaux dans la position souhaitée, vous pouvez obtenir des panneaux solaires à haut rendement. Précisément élevé, pas maximum. Le fait est que l'efficacité calculée, ou théorique, est une valeur dérivée dans des conditions de laboratoire, avec des paramètres moyens pour la durée du jour et le nombre de jours nuageux.

En pratique, bien entendu, le pourcentage d’effets bénéfiques sera moindre.

Lors du choix de panneaux solaires pour votre maison, il est préférable de se concentrer sur la limite inférieure de performance plutôt que sur la limite supérieure. Après avoir ainsi choisi les modules solaires et tous les composants nécessaires à leur fonctionnement, vous pouvez être sûr que l'installation installée dispose d'une puissance suffisante. En choisissant la limite de performance inférieure lors du calcul, vous pouvez économiser sur l'achat panneaux supplémentaires, qui sont achetés pour la réassurance en cas de pénurie d'électricité.

Des perspectives de développement encourageantes

À ce jour record absolu L'efficacité de l'énergie solaire appartient aux développeurs américains et est de 42,8 %. Cette valeur est 2% supérieure au précédent record de 2010. Une quantité d'énergie record a été obtenue en améliorant une cellule solaire en silicium cristallin. Le caractère unique d'une telle étude réside dans le fait que toutes les mesures ont été effectuées exclusivement dans des conditions de travail, c'est-à-dire non pas dans des laboratoires et des serres, mais dans des emplacements réels de l'installation proposée.

Dans les coulisses des mêmes laboratoires techniques, le travail continue pour augmenter le dernier record. Le prochain objectif des développeurs est la limite d'efficacité modules solairesà 50%. Chaque jour, l'humanité se rapproche de plus en plus du moment où l'énergie solaire remplacera complètement les sources d'énergie nocives et coûteuses actuellement utilisées et deviendra comparable à des géants tels que les centrales hydroélectriques.

Avec la hausse constante des prix de l’électricité, on commence inévitablement à penser à utiliser des sources naturelles pour l’approvisionnement en électricité. L'une de ces possibilités concerne les panneaux solaires pour votre maison ou votre jardin. Si vous le souhaitez, ils peuvent répondre pleinement à tous les besoins, même d'une grande maison.

Conception d'un système d'alimentation en énergie solaire

Convertir l'énergie du soleil en électricité - cette idée a longtemps tenu les scientifiques éveillés. Avec la découverte des propriétés des semi-conducteurs, cela est devenu possible. Les cellules solaires utilisent des cristaux de silicium. Lorsque la lumière du soleil les frappe, un mouvement dirigé d’électrons se forme en eux, appelé courant électrique. En connectant un nombre suffisant de tels cristaux, nous obtenons des courants tout à fait corrects : un panneau d'une superficie d'un peu plus d'un mètre (1,3-1,4 m2 avec un niveau d'éclairage suffisant peut produire jusqu'à 270 W (tension 24V).

Étant donné que l'éclairage change en fonction de la météo et de l'heure de la journée, il n'est pas possible de connecter directement des appareils aux panneaux solaires. Nous avons besoin de tout un système. En plus des panneaux solaires, il vous faut :

• Batterie. Pendant la journée, sous l'influence rayons de soleil les panneaux solaires génèrent électricité pour la maison, le chalet. Il n'est pas toujours utilisé pleinement, son excédent s'accumule dans la batterie. L'énergie accumulée est consommée par mauvais temps.
• Manette. Ce n'est pas une partie obligatoire, mais souhaitable (si vous disposez de suffisamment de fonds). Surveille le niveau de charge de la batterie pour éviter une décharge excessive ou une surcharge charge maximale. Ces deux conditions sont préjudiciables à la batterie, donc avoir un contrôleur prolonge la durée de vie de la batterie. Le contrôleur fournit également mode optimal fonctionnement des panneaux solaires.
• Convertisseur DC vers AC (onduleur). Tous les appareils ne sont pas conçus pour D.C.. Beaucoup travaillent à partir de Tension alternativeà 220 volts. Le convertisseur permet d'obtenir une tension de 220-230 V.

Les panneaux solaires pour la maison ne sont qu'une partie du système

En installant des panneaux solaires pour votre maison ou votre chalet, vous pouvez devenir totalement indépendant du fournisseur officiel. Mais pour cela, il faut avoir un grand nombre de piles, un certain nombre de piles. Un kit qui produit 1,5 kW par jour coûte environ 1 000 $. C'est suffisant pour répondre aux besoins d'une résidence d'été ou d'une partie de l'équipement électrique de la maison. Un ensemble de panneaux solaires pour produire 4 kW par jour coûte environ 2 200 dollars, pour 9 kW par jour - 6 200 dollars. Étant donné que les panneaux solaires pour la maison sont un système modulaire, vous pouvez acheter une installation qui répondra à une partie des besoins, en augmentant progressivement sa productivité.

Types de panneaux solaires

Avec la hausse des prix de l’énergie, l’idée d’utiliser l’énergie solaire pour produire de l’électricité devient de plus en plus populaire. De plus, avec le développement de la technologie, les convertisseurs solaires deviennent plus efficaces et, en même temps, moins chers. Ainsi, si vous le souhaitez, vous pouvez répondre à vos besoins en installant des panneaux solaires. Mais ils arrivent différents types. Voyons cela.

La batterie solaire elle-même est constituée d'un certain nombre de photocellules situées dans un boîtier commun, protégé par un panneau avant transparent. Pour un usage domestique, les cellules solaires sont produites à base de silicium, car il est relativement peu coûteux et les éléments à base de silicium ont un bon rendement (environ 20 à 24 %). Les cellules solaires monocristallines, polycristallines et à couches minces (flexibles) sont fabriquées à base de cristaux de silicium. Un certain nombre de ces photocellules sont connectées électriquement entre elles (série et/ou parallèle) et reliées à des bornes situées sur le boîtier.

Les photocellules sont installées dans un boîtier fermé. Le boîtier de la batterie solaire est en aluminium anodisé. Il est léger et non corrosif. Panneau avant fabriqué en verre durable qui doit résister aux charges de neige et de vent. De plus, il doit avoir certaines propriétés optiques- avoir un maximum de transparence pour laisser passer un maximum de rayons. En général, une quantité importante d'énergie est perdue à cause de la réflexion, c'est pourquoi les exigences en matière de qualité du verre sont élevées et il est également recouvert d'un composé antireflet.

Types de photocellules pour panneaux solaires

Les panneaux solaires pour la maison sont fabriqués à partir de trois types de cellules en silicium ;

Si vous avez un toit en pente et que la façade est orientée au sud ou à l'est, cela ne sert à rien de trop réfléchir à l'espace occupé. Les modules polycristallins pourraient bien convenir. Pour la même quantité d’énergie produite, ils coûtent légèrement moins cher.

Comment choisir le bon système de panneaux solaires pour votre maison

Il existe des idées fausses courantes qui vous poussent à dépenser plus d'argent pour acheter trop. équipement coûteux. Vous trouverez ci-dessous des recommandations sur la manière de construire correctement un système d'alimentation électrique à partir de panneaux solaires sans dépenser d'argent supplémentaire.

Quoi acheter

Tous les composants d’une centrale solaire ne sont pas essentiels au fonctionnement. Certaines parties peuvent être réalisées sans. Ils servent à augmenter la fiabilité, mais sans eux, le système est opérationnel. La première chose à retenir est d’acheter des panneaux solaires à la fin de l’hiver, au début du printemps. Premièrement, le temps à cette époque est excellent, il y a beaucoup de jours ensoleillés, la neige reflète le soleil, augmentant l'éclairage général. Deuxièmement, les remises sont traditionnellement annoncées à ce moment-là. Voici les conseils :

Si vous utilisez uniquement ces conseils et connectez uniquement des équipements fonctionnant à tension constante, un système de panneaux solaires pour votre maison coûtera un montant beaucoup plus modeste que le kit le moins cher. Mais ce n'est pas tout. Vous pouvez laisser une partie du matériel « pour plus tard » ou vous en passer complètement.

De quoi peut-on se passer ?

Le coût d'un ensemble de panneaux solaires pour 1 kW par jour est supérieur à mille dollars. Un investissement considérable. Vous vous demanderez inévitablement si cela en vaut la peine et quel sera le délai d’amortissement. Aux tarifs actuels, vous devrez attendre plus d’un an avant de récupérer votre argent. Mais les coûts peuvent être réduits. Non pas au détriment de la qualité, mais en raison d'une légère diminution du confort de fonctionnement du système et d'une approche raisonnable dans le choix de ses composants.

Ainsi, si votre budget est limité, vous pouvez vous contenter de quelques panneaux solaires et batteries rechargeables, dont la capacité est 20 à 25 % supérieure à la charge maximale des panneaux solaires. Pour surveiller l'état, achetez une horloge de voiture qui mesure également la tension. Cela vous évitera de devoir mesurer la charge de la batterie plusieurs fois par jour. Au lieu de cela, vous devrez regarder votre montre de temps en temps. C'est tout pour le début. À l’avenir, vous pourrez acheter des panneaux solaires supplémentaires pour votre maison et augmenter le nombre de batteries. Si vous le souhaitez, vous pouvez acheter un onduleur.

Détermination de la taille et du nombre de photocellules

Les bons panneaux solaires de 12 volts devraient avoir 36 cellules, et les panneaux solaires de 24 volts devraient avoir 72 cellules solaires. Ce montant est optimal. Avec moins de photocellules, vous n'obtiendrez jamais le courant indiqué. Et c'est la meilleure option.

N'en achetez pas des doubles panneaux solaires- 72 et 144 éléments respectivement. Premièrement, ils sont très volumineux, ce qui est peu pratique pour le transport. Deuxièmement, avec des anomalies basses températures, ce qui nous arrive périodiquement, ils sont les premiers à échouer. Le fait est que la taille du film de stratification diminue considérablement par temps froid. Sur les grands panneaux, en raison d'une forte tension, il se décolle voire se brise. La transparence est perdue et la productivité chute de façon catastrophique. Le panneau est en réparation.

Deuxième facteur. Sur les panneaux plus grands, l’épaisseur du corps et du verre doit être plus grande. Après tout, les charges de vent et de neige augmentent. Mais cela n’est pas toujours le cas, car le prix augmente considérablement. Si vous voyez un double panneau et que son prix est inférieur à celui de deux panneaux « normaux », il vaut mieux chercher autre chose.

Encore: Le Meilleur Choix— un panneau solaire de 12 volts pour une maison, composé de 36 photocellules. Ce Meilleure option, prouvé par la pratique.

Spécifications techniques : que rechercher

Les panneaux solaires certifiés indiquent toujours le courant et la tension de fonctionnement, ainsi que la tension en circuit ouvert et le courant de court-circuit. Il convient de noter que tous les paramètres sont généralement indiqués pour une température de +25°C. Par une journée ensoleillée sur le toit, la batterie chauffe à des températures nettement supérieures à ce chiffre. Ceci explique la présence d'une tension de fonctionnement plus élevée.

Faites également attention à la tension en circuit ouvert. Dans les batteries normales, il s'agit d'environ 22 V. Et tout irait bien, mais si vous effectuez des travaux sur l'équipement sans déconnecter les panneaux solaires, la tension à vide endommagera l'onduleur ou tout autre équipement connecté qui n'est pas conçu pour un tel tension. Par conséquent, lors de tout travail - commutation de fils, connexion/déconnexion des batteries, etc. etc. - la première chose à faire est de débrancher les panneaux solaires (retirer les bornes). Après avoir parcouru le schéma, vous les connectez en dernier. Cette procédure vous fera économiser beaucoup de nerfs (et d'argent).

Boîtier et verre

Les panneaux solaires pour la maison ont un corps en aluminium. Ce métal ne se corrode pas, a une résistance suffisante et est léger. Une caisse normale doit être assemblée à partir d'un profilé contenant au moins deux raidisseurs. De plus, le verre doit être inséré dans une rainure spéciale et non fixé sur le dessus. Ce sont tous des signes de qualité normale.

Lorsque vous choisissez une batterie solaire, faites attention au verre. Dans les batteries normales, ce n'est pas lisse, mais texturé. Il est rugueux au toucher ; si vous le frottez avec vos ongles, vous entendrez un bruissement. De plus, il doit avoir un revêtement de haute qualité qui minimise l'éblouissement. Cela signifie que rien ne doit y être reflété. Si les reflets des objets environnants sont visibles sous n'importe quel angle, il est préférable de trouver un autre panneau.

Choix de la section du câble et de la finesse du raccordement électrique

Les panneaux solaires de votre maison doivent être connectés à l’aide d’un câble en cuivre unipolaire. La section du câble dépend de la distance entre le module et la batterie :

• distance inférieure à 10 mètres :
  • 1,5 mm2 par batterie solaire de 100 W ;
  • pour deux piles - 2,5 mm2 ;
  • trois piles - 4,0 mm2 ;
• distance supérieure à 10 mètres :
  • pour connecter un panneau, nous prenons 2,5 mm2 ;
  • deux - 4,0 mm2 ;
  • trois - 6,0 mm2.

Vous pouvez prendre une section plus grande, mais pas plus petite (il y aura de grosses pertes, mais nous n'en avons pas besoin). Lors de l'achat de fils, faites attention à la section réelle, car aujourd'hui les dimensions déclarées ne correspondent très souvent pas aux dimensions réelles. Pour vérifier, vous devrez mesurer le diamètre et calculer la section (vous pouvez lire comment faire).

Lors de l'assemblage du système, vous pouvez dessiner les positifs des panneaux solaires à l'aide d'un câble multiconducteur d'une section appropriée et utiliser un câble épais pour le négatif. Avant de connecter les batteries, nous faisons passer tous les « plus » à travers des diodes ou des ensembles de diodes avec une cathode commune. Cela empêche la batterie de se court-circuiter (ce qui pourrait provoquer un incendie) si les fils entre les batteries et la batterie sont en court-circuit ou cassés.

Les diodes utilisent les types SBL2040CT, PBYR040CT. Si vous n’en trouvez pas, vous pouvez les retirer des anciennes alimentations Ordinateur personnel. Il existe généralement des SBL3040 ou similaires. Il est conseillé de passer par des diodes. N’oubliez pas qu’ils chauffent beaucoup, vous devez donc les monter sur un radiateur (vous ne pouvez en utiliser qu’un seul).

Le système nécessite également une boîte à fusibles. Un pour chaque consommateur. Nous connectons toute la charge via ce bloc. Premièrement, le système est plus sûr. Deuxièmement, si des problèmes surviennent, il est plus facile d'en déterminer la source (par un fusible grillé).

Tout le monde sait parfaitement que plus l'efficacité est élevée, mieux c'est. Cette règle s'applique également à l'efficacité des panneaux solaires. Grâce aux nouvelles technologies et méthodes de production, l'efficacité des photocellules augmente constamment, bien que très lentement, mais l'essentiel est que les progrès ne s'arrêtent pas.

Vous trouverez ci-dessous un graphique des réalisations en matière de performances différents fabricants, au fil du temps. Du milieu jusqu'au sommet, des semi-conducteurs ont été développés pour de nouveaux records et tâches spatiales, le coût est approprié. Tout ce qui suit est déjà disponible et peut être acheté dès aujourd’hui.

Tout le monde connaît l'efficacité, mais peu de gens comprennent d'où viennent ces pourcentages et comment ils sont calculés. Essayons de le comprendre.

En règle générale, le fabricant indique l'efficacité de ses modules assemblés et l'efficacité de chacun cellules solaires, qui composent la batterie solaire. Ces paramètres, ainsi que d'autres caractéristiques, sont indiqués dans les conditions dites standards - STS, les principales étant l'ensoleillement de 1000 W/m² et la température de l'élément de 25 °C, auxquelles ils sont pris. Caractéristiques, y compris l’efficacité.

Actuellement, des fabricants consciencieux ont commencé à tester chaque batterie solaire qu'ils produisent après assemblage et à imprimer les paramètres individuels, qui sont inclus avec chaque batterie. Ceci est fait pour confirmer la qualité de leurs produits.

Vous trouverez ci-dessous une impression de l'un des panneaux solaires SY-100 de Suoyang Energy :

Chaque module a ses propres caractéristiques individuelles. Si vous prenez deux panneaux identiques d’un même modèle, ils auront quand même des paramètres légèrement différents.

Panneaux solaires de ce fabricant avons une tolérance positive, nous avons donc 104,617 W et un rendement de 15,74% ( élément séparé 18,7 %). Comment a-t-il obtenu cette valeur ?

La formule de calcul de l’efficacité des panneaux solaires est la suivante :

Rendement = Psb/Ssb/10, où :

Psb – puissance SB ;

Ssb – zone du SB.

Remplaçons les valeurs dans la formule :

Efficacité = 104,617/(1,2*0,554)/10 = 15,74 %

Tout s'accorde, mais une autre question se pose : pourquoi alors l'efficacité des photocellules individuelles est-elle plus élevée ? La réponse est simple : le fait est que la batterie solaire est composée de nombreuses photocellules et entre elles il y a distance courte, qui n'est pas utilisé pour générer de l'énergie, et le cadre en aluminium « prend également de la place », en conséquence la surface augmente et l'efficacité diminue.

Vous trouverez ci-dessous des photos et des vidéos de certaines tentatives visant à rendre les cellules solaires plus efficaces en créant des cellules de forme complexe, en forçant les cellules solaires à refroidir et en focalisant la lumière à l'aide de lentilles. Peut-être que les nouveaux produits fonctionneront bien, qu’ils seront produits en série et qu’ils seront disponibles pour vous et moi.

Il s’agit d’une batterie solaire hybride Vitru ; dans la lutte pour l’efficacité, le constructeur se bat avec l’échauffement des éléments. L'eau contenue dans l'ampoule refroidit les éléments, de sorte que la tension et la puissance ne diminuent pas.

Le nouveau produit n'est pas encore en vente et est en phase de test, mais comme le dit V3Solar, tout le secret réside dans la forme conique et la rotation de la structure, grâce à laquelle les cellules n'ont pas le temps de chauffer et l'efficacité ne le fait pas. ne diminue pas tout au long de la journée.

Les batteries solaires sont un convertisseur unique de l’énergie des rayons lumineux en électricité avec une source externe illimitée. La demande sans cesse croissante pour ces produits est due à la disponibilité et au respect de l'environnement d'un approvisionnement énergétique sans consommation de liquide de refroidissement, ainsi qu'à un retour sur investissement économique en 2 ans avec période minimale service de panneaux depuis 25 ans.

La base est constituée de semi-conducteurs ou de films polymères ; une plaque de couches de polarités différentes convertit la lumière en un mouvement directionnel des électrons - ce phénomène physique est inchangé pour toutes les cellules solaires. Dans le même temps, cette conception limite l'efficacité des photoconvertisseurs ; une partie de l'énergie des photons est inévitablement perdue lors du passage limites p-n transition. En pratique, l'efficacité des batteries est influencée par de nombreux facteurs : matériau, surface, emplacement, intensité. flux lumineux, qui est pris en compte lors de l'achat et de l'exploitation.

Dépendance de l'efficacité sur le type de photoconvertisseurs

Cet indicateur est défini comme le pourcentage de énergie électriqueà la puissance de la lumière solaire incidente. La valeur est affectée par la pureté de la plaque et sa structure : film, poly- ou monocristallin. Ces derniers types sont parmi les plus chers et sont les plus longs à s'amortir ; jusqu'à présent, des panneaux solaires abordables et à haut rendement pour la maison sont fabriqués uniquement à partir de couches de silicium de polarités différentes. Les panneaux en terrerure de cadmium et en CIGS, produits sur la base de la technologie du film, sont moins efficaces. L'efficacité des batteries au cadmium n'est que de 11 %, mais leur fonctionnement est bon marché et assez fiable. L'indicateur est légèrement plus élevé pour les films recouverts de particules de gallium, de cuivre, d'indium et de sélénium ; les photocellules CIGS ont une efficacité de 15 %.

A titre de comparaison : le rendement des convertisseurs en silicium monocristallin est de 25 %, et pour les sous-modules à couches minces ou amorphes constitués du même matériau - un maximum de 10 ; les dispositifs à base de polymères organiques ont valeur minimum- 5 %. Cela dépend beaucoup de la surface du panneau : les cellules solaires simples sont limitées dans la production d'électricité.

L'efficacité des petits panneaux solaires ne permet pas de les utiliser pour une alimentation électrique complète, mais ils suffisent pour faire fonctionner certains types d'électronique. Dans tous les cas, augmenter l'efficacité des appareils et minimiser leur coût est une tâche prioritaire de l'énergie moderne.

Facteurs affectant l'efficacité des panneaux solaires

L'efficacité dépend non seulement du matériau et de la technologie utilisés, mais également de toute une série de conditions extérieures :

1. Intensité du flux lumineux. A son tour, cet indicateur est associé aux coordonnées géographiques de la batterie localisée, notamment à la latitude.

2. Angle d'inclinaison de la structure. Idéalement, il faudrait installer des panneaux solaires qui le modifient en fonction du gradient des rayons. Un tel système est plus cher, mais il permet d'accumuler une quantité impressionnante d'électricité (jusqu'à 40 à 60 %) et est moins dépendant de la saison et de l'heure de la journée.

3. Températures environnement. Le chauffage a un effet néfaste sur l'effet photoélectrique, les batteries ventilées ont un rendement très élevé. Paradoxalement, par temps froid et clair, ils produisent plus d’énergie que par temps chaud (même si l’effet cumulatif global est réduit en raison des courtes heures de clarté).

4 saisons. En pratique, l'efficacité des panneaux solaires en hiver diminue de 2 à 8 fois, mais cela n'est pas dû aux chutes de neige : elle fond rapidement sur une surface sombre, de plus, les photoconvertisseurs perçoivent bien la lumière diffusée.

5. Poussière. Plus l'extérieur des panneaux solaires est propre, plus grande quantité les photons seront convertis, donc pour augmenter l'efficacité, il est recommandé d'essuyer les surfaces de travail au moins une fois tous les deux ans.

6. Ombres. Ce n'est un secret pour personne que l'efficacité des panneaux solaires par temps nuageux est considérablement réduite ; il ne sert à rien de les installer dans des zones brumeuses et pluvieuses ; il en va de même pour les zones ombragées. Il est déconseillé d'installer les panneaux à l'ombre des grands arbres ou des maisons voisines ; lors du choix de l'emplacement, la priorité est donnée au côté sud.

Parmi les batteries solaires disponibles aujourd'hui sur le marché, les détenteurs du record d'efficacité sont les batteries solaires basées sur des photocellules multicouches, développées par l'Institut Fraunhofer pour les systèmes d'énergie solaire en Allemagne. Depuis 2005, leur mise en œuvre commerciale est assurée par Soitec.

La taille des photocellules elles-mêmes ne dépasse pas 4 millimètres et la focalisation de la lumière solaire sur elles est obtenue grâce à l'utilisation de lentilles de concentration auxiliaires, grâce auxquelles la lumière solaire saturée est convertie en électricité avec un rendement atteignant 47 %.

La batterie contient quatre jonction p-n, de sorte que quatre parties différentes de la cellule photoélectrique puissent recevoir et convertir efficacement le rayonnement d'une longueur d'onde spécifique, de la lumière solaire concentrée 297,3 fois, dans la plage de longueurs d'onde allant de l'infrarouge à l'ultraviolet.

Les chercheurs dirigés par Frank Dimiroth se sont d'abord donné pour tâche de faire croître un cristal multicouche, et une solution a été trouvée : ils ont épissé des substrats de croissance, et le résultat a été un cristal avec différentes couches semi-conductrices, avec quatre sous-cellules photovoltaïques.

Les photocellules multicouches sont utilisées depuis longtemps dans vaisseau spatial, mais des stations solaires basées sur ceux-ci ont désormais été lancées dans 18 pays. Cela devient possible grâce à une technologie améliorée et moins chère. En conséquence, le nombre de pays équipés de nouvelles stations solaires va augmenter et il existe une tendance à la concurrence sur le marché des panneaux solaires industriels.

En deuxième position se trouvent les batteries solaires basées sur des photocellules Sharp à trois couches, dont le rendement a atteint 44,4 %. Le phosphure d'indium et de gallium est la première couche de la cellule solaire, l'arséniure de gallium est la deuxième et l'arséniure d'indium et de gallium est la troisième couche. Les trois couches sont séparées par un diélectrique qui permet d'obtenir un effet tunnel.

La concentration de la lumière sur la photocellule est obtenue grâce à une lentille de Fresnel, comme les développeurs allemands - la lumière du soleil est concentrée 302 fois et convertie par une photocellule semi-conductrice à trois couches.

Des recherches scientifiques sur le développement de cette technologie sont menées en permanence par Sharp depuis 2003 avec le soutien de NEDO, une organisation d'administration publique japonaise promouvant la recherche et le développement scientifiques, ainsi que la diffusion de technologies industrielles, énergétiques et environnementales. En 2013, Sharp avait atteint un record de 44,4 %.

Deux ans avant Sharp, en 2011, la société américaine Solar Junction avait déjà sorti des batteries similaires, mais avec un rendement de 43,5 %, dont les éléments mesuraient 5 sur 5 mm, et la mise au point était également réalisée par des lentilles, concentrant le lumière du soleil 400 fois. Les cellules solaires étaient des cellules à base de germanium à trois jonctions, et l’équipe prévoyait même de créer des cellules solaires à cinq et six jonctions pour mieux capturer le spectre. Les recherches sont toujours en cours par l'entreprise.

Ainsi, les panneaux solaires fabriqués en combinaison avec des concentrateurs, qui, comme nous le voyons, sont produits en Europe, en Asie et en Amérique, ont le rendement record le plus élevé. Mais ces batteries sont principalement fabriquées pour la construction de centrales solaires au sol à grande échelle et pour une alimentation électrique efficace des engins spatiaux.

Récemment, un record a été établi dans le domaine des panneaux solaires grand public conventionnels, abordables pour la plupart des personnes souhaitant les installer, par exemple sur le toit d'une maison.

À la mi-automne 2015, la société SolarCity d'Elon Musk a présenté les panneaux solaires grand public les plus efficaces, dont l'efficacité dépasse 22 %.

Cet indicateur a été confirmé par les mesures réalisées par le laboratoire Renewable Energy Test Center. L'usine de Buffalo fixe déjà un objectif de production quotidienne de 9 à 10 000 panneaux solaires, dont les caractéristiques exactes n'ont pas encore été communiquées. L’entreprise prévoit déjà d’approvisionner au moins 200 000 foyers par an avec ses batteries.

Le fait est qu'optimisé processus technologique a permis à l'entreprise de réduire considérablement le coût de production, tout en augmentant l'efficacité de 2 fois par rapport aux panneaux solaires au silicium grand public. Musk est convaincu que ses panneaux solaires seront les plus populaires parmi les propriétaires dans un avenir proche.