Ang self-cooling, mas matagal at mas mahusay na solar cell ay maaabot sa pamamagitan lamang ng pagdaragdag ng manipis na layer ng salamin.
Isang papel na inilathala ngayon sa online na journal Optica binabalangkas ang isang posibleng solusyon para sa mas mahusay na pag-access sa solar energy.
Ang mga solar cell ay gumagana sa pamamagitan ng pag-convert ng solar radiation sa enerhiya. Sa pamamagitan ng prosesong ito, inaasahan ang isang tiyak na halaga ng pagkawala ng enerhiya.
Ngunit isang nakakagulat na dami ng enerhiya ang nawawala sa pamamagitan ng sobrang init ng mga solar cell. Nililimitahan nito ang kakayahan ng cell na makagawa ng kuryente at binabawasan ang haba ng buhay nito.
Matalo Ang Heat
Ang research team mula sa Stanford University sa California natagpuan na kapag ang isang manipis na layer ng silica baso naka-embed na may maliliit na cone at pyramid structures ay inilalagay sa ibabaw ng silicon solar cells, ang operating temperature ng mga cell ay bumaba nang husto.
Kaugnay na nilalaman
Pinangunahan ng Propesor ng Electrical Engineering na si Shanhui Fan, natuklasan ng mga mananaliksik na ang layer ng salamin na ito ay nagre-redirect ng hindi gustong init sa kapaligiran at sa kalawakan.
Sa pamamagitan ng pag-aalis ng labis na infrared radiation, ang mga solar cell ay nananatiling cool at mas mahusay sa pag-convert ng solar rays sa enerhiya.
Ipinapakita ng drawing na ito kung paano pinapalamig ng mga solar cell ang kanilang mga sarili sa pamamagitan ng pagpapastol ng hindi gustong thermal radiation. Ang mga istrukturang pyramid na gawa sa silica glass ay nagbibigay ng pinakamataas na radiative cooling capability. L. Zhu/Stanford University
Ipinapakita ng drawing na ito kung paano pinapalamig ng mga solar cell ang kanilang mga sarili sa pamamagitan ng pagpapastol ng hindi gustong thermal radiation. Ang mga istrukturang pyramid na gawa sa silica glass ay nagbibigay ng pinakamataas na radiative cooling capability. L. Zhu/Stanford University
Ang nangungunang may-akda sa papel, ang kandidato sa pisika ng PhD na si Linxiao Zhu, ay nagsabi na ang pagtuklas ay maaaring humantong sa pagbuo ng mas epektibong mga solar panel, na ginagawang mas mahusay ang mga ito. alternatibong renewable energy.
"Ang pagpapababa sa temperatura ng mga solar cell ay humahantong sa mas mataas na kahusayan sa pagpapatakbo," sabi ni Zhu.
"Bukod dito, ang isang mas mababang operating temperatura para sa mga solar cell ay humahantong sa isang makabuluhang mas mahabang buhay, sa gayon ay binabawasan ang levelised na halaga ng enerhiya mula sa isang system."
Pagbawas ng Nasayang na Enerhiya
Ayon sa papel, ang pinakamataas na limitasyon ng kahusayan sa conversion ng kuryente para sa isang solong silikon na cell ay nasa paligid ng 33.7%. Habang umiinit ang cell, bumababa ang kahusayan na iyon - humigit-kumulang kalahating porsyento para sa bawat pagtaas ng temperatura sa isang antas.
Ang mga gastos ng mga aktibong pamamaraan para sa paglamig ng mga solar cell - tulad ng bentilasyon o mga likidong coolant - ay mas malaki kaysa sa mga benepisyo. Kaya hanggang ngayon ang pagkawala ng kahusayan sa pamamagitan ng overheating ay hindi pa nareresolba.
Gumagana ang passive method na ito sa pamamagitan ng paggamit ng iba't ibang wavelength ng solar radiation. Ang nakikitang liwanag sa spectrum ay pinakamahusay sa pagdadala ng enerhiya, habang ang infrared ay nagdadala ng mas maraming init.
Kinakalkula ng mga mananaliksik na sa pamamagitan ng "pagtalikod" sa infrared radiation gamit ang silica glass, bumababa ang init nang hindi negatibong nakakaapekto sa dami ng nakikitang liwanag na maaaring makuha ng solar cell.
"Nagkaroon kami ng pinakamainam na disenyo na binubuo ng microscale silica pyramids," sabi ni Propesor Fan.
"[Ito] parehong nag-maximize ng cooling power sa pamamagitan ng radiative cooling mechanism, habang nananatiling transparent sa wavelength ng solar radiation."
Australian National University Andrew Blakers Sinabi na habang ang mga may-akda ng pag-aaral na ito ay may isang mahusay na teoretikal na batayan, ang modelong ito ay malamang na hindi magagawa sa totoong mundo.
"Sa kasamaang palad, ang mga paghahambing sa papel ay nasa pagitan ng mga espesyal na istruktura at hubad na mga solar cell, sa halip na may mga naka-encapsulated na mga cell [at] ang mga hubad na solar cell ay hindi kailanman na-deploy sa field," sabi ni Bakers, na Direktor ng Center for Sustainable Energy Systems (BULAG) sa ANU.
"Ang karaniwang glass superstrate ay may maraming mga function kabilang ang katigasan, scratch resistance, structural strength, resistance sa moisture ingress, adhesion sa EVA/silicone.
"Dapat iwanan ang glass superstrate dahil nagdudulot ito ng labis na parasitic absorption ng thermal radiation - kailangan itong palitan ng substrate para maging self-supporting ang module."
Associate Professor Ben Powell mula sa University of Queensland sinabi na habang ang diskarte na ito ay isang kapana-panabik na posibilidad, ang gastos ay maaaring mas malaki kaysa sa mga benepisyo.
"Kung hindi ito magagawa sa murang halaga kung gayon ang sobrang kuryente na natamo mula sa kahusayan at ang natipid na gastos sa pagpapalit ng mga solar cell ay hindi magbabayad para sa patong - kung saan walang sinuman ang interesado sa paggamit nito," sabi ng physicist .
"Ito ay isang napaka-elegante at promising na ideya, ngunit may isang mahabang paraan upang pumunta bago mo mahanap ito sa iyong bubong."
Sa kabila nito, ang mga may-akda ng papel ay tiwala na posible ang pag-unlad sa hinaharap. Ayon kay Linxiao Zhu ang susunod na hakbang ay ang paglalapat ng pananaliksik na ito sa mga praktikal na aplikasyon.
"Na-validate namin ang disenyong ito sa pamamagitan ng napakatumpak na mga pamamaraang pang-numero at ngayon ay nagsusumikap na mag-eksperimentong ipakita ang mga unang prototype," sabi niya.
Ang artikulong ito ay orihinal na na-publish sa Ang pag-uusap. Basahin ang ang orihinal na artikulo.
