Miasolé atinge 20,56% de eficiência com tecnologia flexível CIGS

A Miasolé, subsidiária da Hanergy, com sede na Califórnia, quebrou seu próprio recorde interno de eficiência de células de filme fino, superando a marca de 20%. A eficiência de 20,56% em um substrato flexível foi confirmada pelo Laboratório Nacional de Energia Renovável dos EUA.

Em janeiro, a Solliance incluiu a tecnologia CIGS da Miasole em uma célula em tandem com perovskita que alcançou 21,5% de eficiência. Imagem: Solliance

O fabricante de filmes finos Miasolé quebrou seu próprio recorde de eficiência CIGS, alcançando 20,56% com uma célula solar CIGS depositada em um substrato de folha de aço inoxidável.

O dispositivo mediu 0,86 cm² e foi produzido na linha de produção piloto da Miasolé na Califórnia. Recentemente, a empresa estabeleceu um novo recorde para um módulo CIGS de grande área flexível em 17,44% . A empresa diz que sua mais recente conquista é o resultado de melhorias no processo, observando que a eficiência de célula mini equivalente para o módulo de área grande é de 19,8%.

De acordo com Miasolé, a célula foi produzida usando processos que são diretamente transferíveis para fabricação de alto volume. O diretor de tecnologia da empresa, Atiye Bayman, disse à revista pvque a Miasolé faz seu desenvolvimento na linha de produção, e que mini-células como essa são importantes para mostrar melhorias no nível do diodo, na junção ou na camada de absorção.

Bayman prossegue explicando que aumentar de 0,86 cm² para uma célula de tamanho total de 136 cm², provavelmente significaria uma perda de eficiência de 1-1,5% devido a não-uniformidade e micro-shunt, com outra perda de cerca de 0,5% vindo de célula para módulo. Ele também observa que as medições de terceiros incluem estabilização de luz, o que pode impactar ainda mais a eficiência em 1-2%, e não é o caso das medições de mini célula.

Miasolé relata que a eficiência estabilizada de luz atual de sua linha de produção piloto na Califórnia é de 17,1%, enquanto sua fábrica na China, que opera uma versão mais antiga da receita, tem uma eficiência média de produção de 16,2%.

Sentindo uma oportunidade para PV interno

Um novo artigo publicado por cientistas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) examina o potencial para integrar pequenas células solares nos sensores sem fio necessários para alimentar o ecossistema de Internet das coisas (IoT), muitos dos quais estão localizados em ambientes fechados. Este mercado pode representar uma oportunidade única para tecnologias fotovoltaicas de filmes finos e perovskitas, em particular, para reduzir o risco inerente ao aumento da produção em escala comercial.

Células solares flexíveis, como esta desenvolvida pela NREL, poderiam permitir uma integração mais fácil com os sensores e os nós da internet das coisas, de acordo com um novo estudo do MIT. Imagem: Dennis Schroeder / NREL

Cientistas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) delinearam o que poderia ser uma oportunidade significativa para novos fabricantes de energia solar, na forma de 'PV indoor'.

De acordo com o MIT, o mercado de células fotovoltaicas internas, como as usadas para turbinar relógios e calculadoras, valia apenas US$ 140 milhões em 2017. Mas as reduções de preço da energia solar estão começando a se alinhar com a diminuição de requisitos de energia para tecnologias como sensores sem fio , Etiquetas RFID e beacons Bluetooth. O MIT prevê que bilhões desses sensores serão instalados nos próximos anos, além de afirmar que sua dependência atual de energia da bateria é um fator importante de restrição, levando a um desempenho sacrificado para maior vida útil da bateria e operações adicionais e custos de manutenção associados à substituição dessas baterias .

A integração de células fotovoltaicas aos dispositivos poderia resolver muitos desses problemas, levando a universidade a prever um boom no mercado fotovoltaico interno, superando US$ 1 bilhão anualmente em 2024. Cerca de metade dos sensores devem ser colocados em ambientes fechados, com pouca ou nenhuma acesso à luz solar, significando que as células fotovoltaicas teriam que contar com luz artificial, tipicamente em intensidades três ordens de grandeza abaixo da luz solar.

Matéria material

A análise do MIT, explicada no artigo Tecnologia e Perspectiva do Mercado para Células Fotovoltaicas Internas, publicado na revista Joule, sugere que o baixo desempenho de luz fraca do silício não o tornaria um bom candidato para aplicações fotovoltaicas internas, abrindo a porta para vários filmes finos. tecnologias.

Tecnologias emergentes, incluindo PV e perovskitas orgânicas, exibiram o tipo de desempenho de pouca luz necessário para a PV interna, e seus problemas de estabilidade bem documentados seriam menos problemáticos em ambientes internos. O tipo de sensor que está sendo alimentado pode ter uma vida útil muito mais curta que os 20 anos mais, o que se tornou o padrão da indústria.

Para os perovskitas em particular, o MIT teoriza que o mercado interno de PVs pode fornecer uma oportunidade para mitigar muitos dos riscos associados à introdução comercial: “Nossa análise de mercado neste documento deixa claro que o rápido crescimento do mercado interno de IoT poderia fornecer um ideal ponto de partida para produtos de perovskita, permitindo que uma nova empresa de PV estabeleça clientes, receita e credibilidade antes de estabelecer instalações de fabricação de painéis solares de grande escala ”, afirmam os autores.

Volume baixo

As impressionantes reduções de custos alcançadas pela solar até agora resultaram de economias de escala, algo que terá de ser totalmente desconsiderado quando se trata de PV interno - o que significa que o baixo investimento em equipamentos e processos de produção é uma consideração importante. A análise do MIT prevê que para materiais de película fina estabelecidos, bem como perovskitas e outros novos entrantes, os custos de fabricação devem ser baixos o suficiente, embora seja necessário mais trabalho para entender o impacto do investimento inicial em produção de menor volume .

Ao prever uma taxa de crescimento de mercado anual de 70% para dispositivos fotovoltaicos alimentando sensores de IoT, os pesquisadores observam três coisas necessárias para garantir esse desenvolvimento de mercado - um conjunto de padrões universais para medir o desempenho de PVs internos, o desenvolvimento de dispositivos especialmente ajustados a esse ambiente e o desenvolvimento de modelos de custo e de negócios para fabricação de baixo volume.

Pequenos amassados ​​em células solares podem torná-los mais eficientes do que nunca

Procurando uma maneira de tornar os painéis solares mais eficientes? Por que não tentar colocar um dente nelas? Não, não é uma solução “conserte a TV batendo a mão nela”, mas uma descoberta realmente demonstrável de pesquisadores da Universidade de Warwick, no Reino Unido.

Isso não é algo que você poderia fazer com seu próprio painel solar em casa por meio de uma escada e um martelo, no entanto. Em vez disso, a pesquisa mostra que é possível extrair energia extra das células solares deformando os minúsculos cristais tipo-p e tipo-n em semicondutores fotovoltaicos.

A maioria dos painéis solares comerciais é composta de duas camadas, que criam uma junção na fronteira onde os semicondutores do tipo p carregados positivamente e do tipo n carregados negativamente se encontram. Quando a célula solar absorve a luz, essa junção divide os portadores foto-excitados em direções opostas, gerando corrente e tensão. Mas, embora essa junção seja crucial para a produção de eletricidade, ela também vem com um limite - chamado de limite Shockley-Queisser - que impede que mais de 33,7% da energia solar seja transformada em eletricidade.

Para sua demonstração, os pesquisadores da Warwick usaram dicas condutivas para forçar semicondutores em um dispositivo chamado de nanodentro, que deformava os cristais individuais. Ao tornar os semicondutores não simétricos, eles foram capazes de criar algo chamado "efeito fotovoltaico em massa", outra forma de coletar a carga. A combinação dessas duas abordagens resultou em maior eficiência das células solares e na chance de gerar mais energia elétrica a partir da luz solar.

"Este efeito flexo-fotovoltaico é um novo efeito", disse Marin Alexe, professor do Departamento de Física da Warwick, à Digital Trends. “Isso mostra que, ao projetar a deformação aplicada, qualquer semicondutor pode ser transformado em um gerador fotovoltaico sem a necessidade de doping químico ou qualquer outro processamento. Ainda não avaliamos detalhadamente a eficácia desse efeito. Mas, em princípio, não há nada que impeça combinar os dois efeitos, a colheita clássica usando junções pn e o presente efeito flexo-PV ”.

Então, o que vem a seguir para a pesquisa? E, mais importante, quando será capaz de colocar as mãos nessas células solares mais eficientes? "Em seguida, gostaríamos de entender o mecanismo microscópico desse efeito fotovoltaico em massa intrigante, que permanece como a base do efeito flexo-PV", continuou Alexe. "Então, procuraremos quantificar o ganho e a eficiência em escala macro e nano."

Alexe reconheceu que este poderia ser o início de um "longo e doloroso processo de otimização e engenharia". No entanto, a equipe apresentou um pedido de patente para reivindicar seu trabalho. Agora eles só precisam encontrar alguns parceiros industriais para desenvolver suas ideias.

ROLL-ARRAY: UM TAPETE SOLAR QUE PRODUZ ENERGIA LIMPA

Desenrola-se como um tapete, pode ser facilmente transportado e é capaz de levar energia limpa para as áreas mais remotas do mundo. É o novo painel fotovoltaico Roll-Array, em busca de fundos na plataforma Crowdcube.

Renovagen é o nome da empresa que desenvolveu e patenteou este sistema portátil. Até 10 vezes mais potente do que as soluções existentes, o painel especial é muito fino e é projetado para ser usado em áreas de difícil acesso, como aquelas afetadas por desastres naturais, guerras, epidemias, etc.

Roll-Array pode alimentar um centro médico de 120 leitos eliminando a necessidade de geradores a diesel de grande porte. O "tapete" fornece 100 kW de potência permitindo a criação de verdadeiras centrais elétricas transportáveis. E tudo isso sem produzir um único grama de CO2.

A montagem é muito simples e rápida porque o tapete fotovoltaico já vem equipado com todo o necessário para o seu funcionamento: dos cabos de alimentação aos módulos fotovoltaicos.

A tecnologia não é apenas de instalação rápida, mas também garante uma redução de custos de combustível e quantidade de emissões para o seu transporte. Os tapetes solares não necessitam de veículos especiais, podem ser transportados por um veículo 4 × 4 ligado a um reboque pequeno e cabe em um container padrão.

De acordo a Renovagen, um parque solar normal exige 22 horas de instalação, enquanto estes tapetes se desenrolam em apenas 2 minutos. Eles também são equipados com baterias e inverter de forma a garantir energia mesmo nas horas em que o sol não esteja presente.