Decarbonising electrical grids using photovoltaics with enhanced capacity factors
Decarbonising electrical grids using photovoltaics with enhanced capacity factors
复制标题
使用具有增强容量系数的光伏发电实现电网脱碳
DOI：
10.1039/d3ee00633f
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发表时间：
2023
影响因子：
32.5
通讯作者：
Williams C
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Williams C
净零的许多情景预计太阳能光伏发电将大幅增长，以满足我们30%的电力需求。然而，这种部署规模带来了挑战，因为供应可能无法满足需求，因此需要能源储存和需求方管理。在这里，我们展示了一种不同的，互补的方法来解决这一挑战，其中太阳能光伏发电可以比商业光伏发电本质上更少的变化。证明概念染料敏化PV的功率转换效率随着光强度降低而增加。对英国大陆能源网络的建模预测，这些设备在取代煤炭和天然气的高碳发电方面比商业光伏更有效。这些PV器件的容量因子由它们的设计控制，并且基于实验数据预测容量因子大于硅60%。这些数据展示了一种设计PV器件的新方法，其中最小化发电的可变性是目标。这一新的设计目标可以在一系列新兴技术中实现，包括永久光伏和有机光伏，预计在给定的能源网络中，它比商业光伏更有效地实现碳减排。
Many scenarios for Net Zero anticipate substantial growth of Solar PV generation to satisfy 30% of our electricity needs. However, this scale of deployment introduces challenges as supply may not meet demand, thereby necessitating energy storage and demand-side management. Here we demonstrate a different, complementary approach to resolving this challenge in which Solar PV generation can be made intrinsically less variable than commercial PV. Proof-of-concept dye-sensetised PVs for which the power conversion efficiency increases as light intensity reduces are demonstrated. Modelling of the UK mainland energy network predicts that these devices are more effective at displacing high carbon generation from coal and gas than commercial PV. The capacity factor of these PV devices are controlled by their design, and capacity factors >60% greater than silicon are predicted based on experimental data. These data demonstrate a new approach to designing PV devices in which minimising variability in generation is the goal. This new design target can be realised in a range of emerging technologies, including Perovskite PV and Organic PV, and is predicted to be more effective at delivering carbon reductions for a given energy network than commercial PV.
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