Az önhűtés, a tartósabb és hatékonyabb napelemek egyszerűen vékony üvegréteg hozzáadásával elérhetők.
A mai napon az online folyóiratban megjelent cikk Optica felvázolja a napenergiához való jobb hozzáférés lehetséges megoldását.
A napelemek úgy működnek, hogy a napsugárzást energiává alakítják. Ezen a folyamaton keresztül bizonyos mértékű energiaveszteség várható.
A napelemek túlmelegedése miatt azonban meglepő mennyiségű energia veszít. Ez korlátozza a cellák villamosenergia-előállítási képességét és csökkenti élettartamát.
A hő verte
A kutatócsoport a kaliforniai Stanfordi Egyetemen azt találta, hogy amikor egy vékony réteg szilika üveg apró kúpokkal és piramis szerkezetekkel beágyazva a szilikon napelemek tetejére helyezik, a cellák üzemi hőmérséklete drámai módon csökkent.
A villamosmérnöki professzor, Shanhui Fan vezetésével a kutatók felfedezték, hogy ez az üvegréteg a nem kívánt hőt a légkörben és az űrbe irányítja.
Az infravörös sugárzás feleslegének kiküszöbölésével a napelemek hűvösek maradnak, és hatékonyabban konvertálják a napsugarak energiává.
Ez a rajz azt szemlélteti, hogy a napelemek hűtik magukat a nem kívánt hő sugárzás elhárításával. A szilika üvegből készült piramis szerkezetek maximális sugárzási hűtési képességet biztosítanak. Zhu L. / Stanfordi Egyetem
Ez a rajz azt szemlélteti, hogy a napelemek hűtik magukat a nem kívánt hő sugárzás elhárításával. A szilika üvegből készült piramis szerkezetek maximális sugárzási hűtési képességet biztosítanak. Zhu L. / Stanfordi Egyetem
Az újságíró, Linxiao Zhu fizikatudományi PhD jelölt szerint a felfedezés költséghatékonyabb napelemek kifejlesztéséhez vezethet, és ezek jobb megújuló energia alternatíva.
Kapcsolódó tartalom
"A napelemek hőmérsékletének csökkentése magasabb működési hatékonyságot eredményez" - mondta Zhu.
"Ráadásul a napelemek alacsonyabb üzemi hőmérséklete lényegesen hosszabb élettartamot eredményez, ezáltal csökkentve a rendszer energiaszintjét."
Az elpazarolt energia csökkentése
A cikk szerint az egyetlen szilíciumcellánál az energiakonverziós hatékonyság felső határa 33.7% körül van. Ahogy a cella felmelegszik, ez a hatékonyság csökken - mintegy fél százalék minden hőmérsékleti fok fokozódása esetén.
A napelemek hűtésére szolgáló aktív módszerek - például szellőztetés vagy folyékony hűtőfolyadékok - költségei meghaladják az előnyöket. Tehát eddig a túlmelegedés miatti hatékonyságvesztés nem oldódott meg.
Ez a passzív módszer a napsugárzás különböző hullámhosszainak felhasználásával működik. A spektrumban látható fény a legjobban energiát hordoz, míg az infravörös több hőt hordoz.
A kutatók kiszámították, hogy az infravörös sugárzás szilikagélüveggel történő „elfordításával” a hő csökken, anélkül, hogy negatív hatással lenne a látható elem mennyiségére, amelyet a napelem képes elnyelni.
"Egy optimális kialakítást állítottunk elő, amely mikroméretű szilícium-dioxid-piramisokból áll" - mondta Fan professzor.
"[Ez] mindkettő maximalizálja a hűtőteljesítményt a sugárzó hűtési mechanizmuson keresztül, miközben átlátszó marad a napsugárzás hullámhosszán."
Ausztrál Nemzeti Egyetem Andrew Blakers mondta, hogy bár a tanulmány szerzői szilárd elméleti alapokkal rendelkeznek, ez a modell valószínűleg nem valósítható meg a valós világban.
"Sajnos a cikkben szereplő összehasonlítások a speciális szerkezetek és a csupasz napelemek között zajlanak, nem pedig a beágyazott cellákkal [és] a csupasz napelemeket soha nem helyezik el a terepen" - mondta Bakers, aki a Fenntartható Energia Rendszerek Központjának igazgatója. (CEC) az ANU-nál.
„A szokásos üvegszupersztratának számos funkciója van, ideértve a szilárdságot, a karcállóságot, a szerkezeti szilárdságot, a nedvességbejutási ellenállást, az EVA / szilikonhoz való tapadást.
"Az üveg szupersztrátust el kell hagyni, mert túl sok parazita abszorpciót okoz - ezt ki kell cserélni hordozóra, hogy a modul önellátó legyen."
Ben Powell egyetemi docens a Queensland Egyetem mondta, hogy bár ez a megközelítés izgalmas lehetőség, a költségek meghaladhatják az előnyöket.
"Ha nem lehet elég olcsón előállítani, akkor a hatékonyságnövekedés és a napelemek cseréjének megtakarított költségei miatt fizetett extra energia nem fizeti a bevonatot - ebben az esetben senkinek sem lesz érdeke a bevonása" - mondta a fizikus .
"Ez egy nagyon elegáns és ígéretes ötlet, de még hosszú utat kell megtenni, mielőtt ezt a tetőn találja."
Ennek ellenére a cikk szerzői meg vannak győződve arról, hogy a jövőbeli fejlődés lehetséges. Linxiao Zhu szerint a következő lépés ennek a kutatásnak a gyakorlati alkalmazása.
"Rendkívül pontos numerikus módszerekkel validáltuk ezt a kialakítást, és most az első prototípusok kísérleti bemutatására törekszünk" - mondta.
Ezt a cikket eredetileg közzétették A beszélgetés. Olvassa el a eredeti cikk.
