תאים סולאריים לקירור עצמי, לאורך זמן ויעילים יותר הם בהישג יד פשוט על ידי הוספת שכבת זכוכית דקה.
מאמר שפורסם היום בכתב העת המקוון אופטיקה מתאר פיתרון אפשרי לגישה טובה יותר לאנרגיה סולארית.
תאים סולאריים עובדים על ידי המרת קרינת שמש לאנרגיה. בתהליך זה צפויה כמות מסוימת של אובדן אנרגיה.
אבל כמות מפתיעה של אנרגיה הולכת לאיבוד דרך התחממות יתר של תאים סולאריים. זה מגביל את יכולת התא לייצר חשמל ומצמצם את אורך חייו.
מכה את החום
אל האני צוות המחקר מאוניברסיטת סטנפורד בקליפורניה מצא שכאשר שכבה דקה של זכוכית סיליקה מוטבע במבני חרוט ופירמידה זעירים ממוקם מעל לתאי השמש הסיליקון, טמפרטורת הפעולה של התאים צנחה בצורה דרמטית.
בראשותו של פרופסור להנדסת חשמל שנאו-מאוורר, גילו החוקרים ששכבת זכוכית זו מפנה חום לא רצוי דרך האטמוספרה לחלל.
על ידי ביטול עודף קרינת אינפרא אדום, תאי השמש נשארים קרירים ויעילים יותר בהמרת קרני השמש לאנרגיה.
רישום זה מדגים כיצד תאי השמש מקררים את עצמם על ידי רועה של קרינה תרמית לא רצויה. מבני הפירמידה עשויים זכוכית סיליקה מספקים יכולת קירור קרינת מקסימאלית. ל. זו / אוניברסיטת סטנפורד
רישום זה מדגים כיצד תאי השמש מקררים את עצמם על ידי רועה של קרינה תרמית לא רצויה. מבני הפירמידה עשויים זכוכית סיליקה מספקים יכולת קירור קרינת מקסימאלית. ל. זו / אוניברסיטת סטנפורד
המחבר הראשי בעיתון, המועמד לפיזיקה לדוקטורט Linxiao Zhu, אמר כי התגלית עשויה להוביל לפיתוח לוחות סולאריים חסכוניים יותר, ולהפוך אותם לטובים יותר אלטרנטיבה לאנרגיה מתחדשת.
"הורדת הטמפרטורה של תאים סולאריים מביאה ליעילות הפעלה גבוהה יותר", אמר ג'ו.
"יתר על כן, טמפרטורת הפעלה נמוכה יותר של תאים סולאריים מובילה לתוחלת חיים ארוכה משמעותית, ובכך מורידה את עלות האנרגיה המוגבלת ממערכת."
הפחתת אנרגיה מבוזבזת
על פי העיתון, הגבול העליון של יעילות המרת הכוח לתא סיליקון יחיד הוא סביב 33.7%. ככל שהתא מתחמם, יעילות זו יורדת - כחצי אחוז לכל עלייה בטמפרטורה.
עלויות השיטות הפעילות לקירור תאים סולאריים - כמו אוורור או נוזל קירור נוזלי - עולות על היתרונות. כך שעד כה אובדן היעילות באמצעות התחממות יתר לא נפתר.
שיטה פסיבית זו עובדת על ידי שימוש באורכי הגל השונים של קרינת השמש. האור הנראה בספקטרום עדיף לשאת אנרגיה, ואילו אינפרא אדום נושא חום רב יותר.
החוקרים חישבו כי על ידי "הפניית" קרינת האינפרא אדום באמצעות זכוכית סיליקה, החום יורד מבלי להשפיע לרעה על כמות האור הנראה שתא השמש יכול לקלוט.
"מצאנו תכנון אופטימלי המורכב מפירמידות סיליקה מיקרוסקופיות," אמר פרופסור מאן.
"[זה] שניהם ממקסמים את כוח הקירור באמצעות מנגנון הקירור הקרין, תוך שמירה על שקיפות באורכי גל של קרינת השמש."
האוניברסיטה הלאומית של אוסטרליה אנדרו בלייקרס אמר שלמרות שלכותבי מחקר זה יש בסיס תיאורטי טוב, סביר להניח כי מודל זה אינו בר ביצוע בעולם האמיתי.
"למרבה הצער, ההשוואה בעיתון היא בין מבנים מיוחדים לתאים סולאריים חשופים, ולא עם תאים מכוסים [ו] תאים סולאריים חשופים לעולם אינם נפרסים בשדה," אמר בייקר, שהוא מנהל המרכז למערכות אנרגיה בר-קיימא. (CECS) ב- ANU.
"חלון הזכוכית הרגיל כולל פונקציות רבות הכוללות קשיחות, עמידות בפני שריטות, חוזק מבני, עמידות בפני חדירת לחות, הידבקות ל- EVA / סיליקון.
"יש להקפיד על משטח הזכוכית העילית מכיוון שהוא גורם לספיגה טפילית רבה מדי של קרינה תרמית - יהיה עליו להחליף מצע בכדי להפוך את המודול לתומך בעצמו."
פרופסור בן בן פאוול מהקהילה אוניברסיטת קווינסלנד אמר שלמרות שגישה זו היא אפשרות מרגשת, העלות עשויה לגבור על היתרונות.
"אם לא ניתן לייצר אותו בזול מספיק, החשמל הנוסף שנצבר מהעלייה ביעילות ועלות חסכון בהחלפת תאים סולאריים לא ישלם עבור הציפוי - ובמקרה זה אף אחד לא יהיה מעוניין להשתמש בו," אמר הפיזיקאי .
"זה רעיון אלגנטי מאוד ומבטיח, אבל יש עוד דרך ארוכה לפני שתמצא את זה על הגג שלך."
למרות זאת, מחברי העיתון בטוחים כי פיתוח עתידי אפשרי. לפי Linxiao Zhu, השלב הבא הוא יישום מחקר זה על יישומים מעשיים.
"אימתנו תכנון זה בשיטות מספריות מדויקות במיוחד וכעת אנו פועלים להפגנת ניסויים ראשונים של אבות הטיפוס הראשונים", אמר.
מאמר זה פורסם במקור ב שיחה. קרא את מאמר מקורי.
