Projektbeschreibung
Effizientere und kostengünstigere Konzentrator-Photovoltaik
Die Stromgestehungskosten für Solarenergie sollen bis 2030 deutlich sinken, und zwar auf ein ähnliches Niveau wie die jetzige Stromerzeugung aus fossilen Brennstoffen. Das EU-finanzierte Projekt LC-SOLAR demonstriert die Machbarkeit eines Konzentrator-Photovoltaiksystems, dessen Stromgestehungskosten nur noch halb so hoch sind wie bei derzeitigen Photovoltaikanlagen. Dabei wird auf einem früheren EU-finanzierten Projekt aufgebaut, demzufolge Photolumineszenz wie eine ideale Wärmepumpe funktioniert, um thermische Verluste in Solarzellen mit einem theoretischen maximalen Wirkungsgrad von 70 % auszugleichen. Kostenanalysen zufolge könnte eine Gesamtumwandlungseffizienz von 32 % die Stromgestehungskosten auf 0,025 EUR pro KWh senken, was erneuerbaren Energien enormen Vorschub leisten wird.
Ziel
Replacing fossil-fuels with solar energy in electric power generation is one of the most important challenges to humanity. From an economic point of view, the important parameter is the Levelized Cost of Electricity (LCOE), or Levelized Energy Cost (LEC), which is the net present value of the unit-cost of electricity over the lifetime of an energy generating asset. The minimally expected LCOE for any solar energy system in 2030 is 0.045 [€/kWh], similar to today's Photovoltaics (PV) LCOE, and at the same level as fossil-fuels. In this proposal, we aim to demonstrate a Proof of Concept [PoC] for a low-cost CPV operating at LCOE of 0.025 [€/kWh] (50% reduction of PVs today). The proposal is a direct continuation of our ERC project on new thermodynamic ideas for solar cells, where we demonstrated that; In contrast to thermal emission, photoluminescence (PL) rate is conserved when the temperature increases, while each photon is blue-shifted (photon-energy increased). We also demonstrated how such Thermally Enhanced-PL (TEPL) generates more energetic photons, by orders of magnitude, than thermal emission at similar temperatures. These findings show that PL is an ideal optical heat pump, and can harvest thermal losses in photovoltaics with a theoretical maximal efficiency of 70%, and a practical device/solution that can reach 48% efficiency. In our preliminary unpublished work, we demonstrate 42% TEPL efficiency compared to an ideal-PV. The challenge in this PoC is to demonstrate photon recycling, photon management, and thermal management, where the maximum of the PL is converted to electricity in an operating PV. We also performed a detailed breakdown of the costs related to TEPL based device. Based on our cost analysis, achieving 32% total conversion efficiency without a cooling system supports LCOE of 0.025 [€/kWh], which will significantly accelerate the usage of renewable energy.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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Israel