การระบายความร้อนด้วยตนเองเซลล์ที่มีอายุการใช้งานยาวนานขึ้นและมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้นสามารถเข้าถึงได้ง่ายโดยการเพิ่มชั้นกระจกบาง ๆ
บทความที่ตีพิมพ์ในวารสารออนไลน์วันนี้ เลนส์ สรุปแนวทางที่เป็นไปได้เพื่อการเข้าถึงพลังงานแสงอาทิตย์ได้ดียิ่งขึ้น
เซลล์แสงอาทิตย์ทำงานโดยแปลงรังสีดวงอาทิตย์เป็นพลังงาน ผ่านกระบวนการนี้คาดว่าจะมีการสูญเสียพลังงานจำนวนหนึ่ง
แต่พลังงานที่น่าประหลาดใจจำนวนมากสูญเสียไปจากเซลล์สุริยะ สิ่งนี้จำกัดความสามารถของเซลล์ในการผลิตกระแสไฟฟ้าและลดอายุการใช้งาน
เอาชนะความร้อน
พื้นที่ ทีมวิจัย จากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดในแคลิฟอร์เนียพบว่าเมื่อชั้นบาง ๆ แก้วซิลิกา ฝังอยู่กับกรวยขนาดเล็กและโครงสร้างปิรามิดวางอยู่ด้านบนของเซลล์แสงอาทิตย์ซิลิคอนอุณหภูมิการทำงานของเซลล์ลดลงอย่างมาก
เนื้อหาที่เกี่ยวข้อง
นำโดยศาสตราจารย์วิศวกรรมไฟฟ้า Shanhui Fan นักวิจัยค้นพบว่าชั้นของแก้วนี้นำความร้อนที่ไม่ต้องการผ่านชั้นบรรยากาศและสู่อวกาศ
โดยการกำจัดรังสีอินฟราเรดส่วนเกินเซลล์แสงอาทิตย์จะเย็นและมีประสิทธิภาพมากขึ้นในการแปลงรังสีดวงอาทิตย์เป็นพลังงาน
ภาพวาดนี้แสดงให้เห็นว่าเซลล์แสงอาทิตย์เย็นตัวเองโดยการแผ่รังสีความร้อนที่ไม่ต้องการ โครงสร้างพีระมิดที่ทำจากแก้วซิลิกาให้ความสามารถในการระบายความร้อนด้วยรังสีสูงสุด L. Zhu / มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด
ภาพวาดนี้แสดงให้เห็นว่าเซลล์แสงอาทิตย์เย็นตัวเองโดยการแผ่รังสีความร้อนที่ไม่ต้องการ โครงสร้างพีระมิดที่ทำจากแก้วซิลิกาให้ความสามารถในการระบายความร้อนด้วยรังสีสูงสุด L. Zhu / มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด
Linxiao Zhu ผู้เขียนวิชาฟิสิกส์กล่าวว่าการค้นพบนี้อาจนำไปสู่การพัฒนาแผงโซลาร์เซลล์ที่คุ้มค่ากว่าและทำให้พวกเขาดีขึ้น พลังงานทางเลือกทดแทน.
เนื้อหาที่เกี่ยวข้อง
“ การลดอุณหภูมิของเซลล์แสงอาทิตย์นำไปสู่ประสิทธิภาพการทำงานที่สูงขึ้น” จู้กล่าว
“ ยิ่งไปกว่านั้นอุณหภูมิการทำงานที่ลดลงสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์นำไปสู่อายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้นอย่างมีนัยสำคัญซึ่งจะช่วยลดค่าใช้จ่ายพลังงานระดับจากระบบ”
การลดพลังงานที่สูญเปล่า
จากรายงานระบุว่าขีด จำกัด สูงสุดของประสิทธิภาพการแปลงพลังงานสำหรับเซลล์ซิลิกอนเดียวอยู่ที่ประมาณ 33.7% เมื่อเซลล์ร้อนขึ้นประสิทธิภาพจะลดลง - ประมาณครึ่งเปอร์เซ็นต์ต่ออุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นทุก ๆ หนึ่งองศา
ค่าใช้จ่ายของวิธีการที่ใช้งานสำหรับการทำความเย็นเซลล์แสงอาทิตย์ - เช่นการระบายอากาศหรือสารหล่อเย็นที่เป็นของเหลว - เกินดุลประโยชน์ จนถึงตอนนี้การสูญเสียประสิทธิภาพผ่านความร้อนสูงยังไม่ได้รับการแก้ไข
วิธีการแฝงนี้ทำงานโดยใช้ความยาวคลื่นที่แตกต่างกันของรังสีดวงอาทิตย์ แสงที่มองเห็นได้ในสเปกตรัมนั้นดีที่สุดในการบรรทุกพลังงานในขณะที่อินฟราเรดนั้นมีความร้อนมากกว่า
นักวิจัยคำนวณว่าด้วยการ“ หักเห” รังสีอินฟราเรดด้วยแก้วซิลิกาความร้อนจะลดลงโดยไม่ส่งผลกระทบต่อปริมาณของแสงที่มองเห็นได้ที่เซลล์แสงอาทิตย์สามารถดูดซับได้
“ เราเกิดการออกแบบที่ดีที่สุดซึ่งประกอบด้วยปิรามิดซิลิกาขนาดเล็ก” ศาสตราจารย์ฟานกล่าว
“ [สิ่งนี้] ทั้งสองช่วยเพิ่มพลังการทำความเย็นผ่านกลไกการทำความเย็นแบบแผ่รังสีในขณะที่ยังคงโปร่งใสในช่วงความยาวคลื่นของการแผ่รังสีแสงอาทิตย์”
มหาวิทยาลัยแห่งชาติออสเตรเลีย Andrew Blakers กล่าวว่าในขณะที่ผู้เขียนของการศึกษาครั้งนี้มีพื้นฐานทางทฤษฎีเสียงแบบจำลองนี้ไม่น่าจะเป็นไปได้ในโลกแห่งความจริง
“ น่าเสียดายที่การเปรียบเทียบในกระดาษอยู่ระหว่างโครงสร้างพิเศษและเซลล์สุริยะเปล่าแทนที่จะใช้เซลล์ห่อหุ้ม [และ] เซลล์สุริยะแบบเปลือยเปล่าไม่เคยถูกนำไปใช้ในภาคสนาม” นายเบเกอร์ซึ่งเป็นผู้อำนวยการศูนย์ระบบพลังงานที่ยั่งยืนกล่าว (CECS) ที่ ANU
“ กระจกใสระดับมาตรฐานมีฟังก์ชั่นมากมายรวมถึงความเหนียวความทนทานต่อรอยขีดข่วนความแข็งแรงของโครงสร้างความต้านทานต่อความชื้นเข้ายึดเกาะกับ EVA / ซิลิโคน
“ กระจกใสจะต้องอยู่ก่อนหน้าเพราะจะทำให้เกิดการดูดซับกาฝากของรังสีความร้อนมากเกินไป - มันจะต้องถูกแทนที่ด้วยสารตั้งต้นเพื่อให้โมดูลรองรับตัวเอง”
รองศาสตราจารย์เบ็นพาวเวลล์จาก มหาวิทยาลัยควีนส์แลนด์ กล่าวว่าในขณะที่วิธีการนี้เป็นไปได้ที่น่าตื่นเต้นค่าใช้จ่ายอาจเกินดุลผลประโยชน์
“ ถ้ามันไม่สามารถทำได้อย่างถูกต้องพอพลังงานไฟฟ้าเพิ่มเติมที่ได้จากประสิทธิภาพจะเพิ่มขึ้นและต้นทุนที่ถูกแทนที่เซลล์แสงอาทิตย์จะไม่จ่ายสำหรับการเคลือบซึ่งในกรณีนี้ไม่มีใครสนใจจะใช้มัน” นักฟิสิกส์กล่าว .
เนื้อหาที่เกี่ยวข้อง
“ มันเป็นความคิดที่หรูหราและมีแนวโน้มมาก แต่ก็มีอีกหลายวิธีก่อนที่คุณจะพบสิ่งนี้บนหลังคาของคุณ”
ผู้เขียนบทความมีความมั่นใจว่าการพัฒนาในอนาคตเป็นไปได้ ตามที่ Linxiao Zhu ขั้นตอนต่อไปคือการใช้การวิจัยนี้เพื่อการใช้งานจริง
“ เราตรวจสอบความถูกต้องของการออกแบบด้วยวิธีการเชิงตัวเลขที่แม่นยำมากและขณะนี้กำลังทำการทดลองเพื่อสาธิตต้นแบบตัวแรก” เขากล่าว
บทความนี้ถูกเผยแพร่เมื่อวันที่ สนทนา. อ่าน บทความต้นฉบับ.