Главная / Инженеры изобрели прозрачное покрытие, охлаждающее солнечные элементы для повышения эффективности
01.10.2015 |
|
 Каждый раз, когда выходите на улицу, вы излучаете энергию во вселенную: тепло от верхней части головы излучается в космическое пространство в виде инфракрасного света.
Теперь инженеры Стэнфорда разработали технологию, которая улучшает производительность солнечной панели, используя это базовое явление. Их изобретение шунтирует тепло, генерируемое в солнечном элементе под воздействием солнечного света, и охлаждает его таким образом, позволяющим ему конвертировать больше фотонов в электричество.
Открытие группы, испытанное на крыше Стэнфордского университета, затрагивает проблему, которая уже давно возбуждала солнечную промышленность: чем горячее становятся солнечные батареи, тем менее эффективно они преобразуют фотоны света в полезную электроэнергию.
Решение Стэнфорда основано на тонкой, узорчатом кремнеземном материале, укладываемом поверх традиционной солнечного элемента. Материал является прозрачным для видимого солнечного света, питающего солнечные батареи, но при этом захватывает и испускает тепловое излучение, или тепло, от инфракрасных лучей.
Обычно солнечные батареи должны поворачиваться лицом к солнцу, чтобы функционировать, даже если это приводит к ущербу в эффективности. Новая тепловая накладка позволяет проходить солнечному свету, сохраняя или даже увеличивая поглощение солнечного света, но при этом также охлаждает элемент посредством излучения тепла и повышения эффективности элемента.
В 2014 году те же самые изобретатели разработали ультратонкий материал, который излучает инфракрасное тепло непосредственно обратно в космос, не нагревая атмосферу. Они описали его как «радиационное охлаждение», потому что он шунтирует тепловую энергию непосредственно в глубокую, холодную пустоту космоса.
Исследователи применили их работу с целью улучшения производительности солнечный батарей, в периоды знойного солнцестояния.
Команда Стэнфордского университета проверили свои технологии на собранном гелиоприемнике - устройстве, которое имитирует свойства солнечного элемента без производства электроэнергии. Гелиоприемник был покрыт рисунком микронного масштаба, предназначенным для максимальной возможности сброса температуры в форме инфракрасный света в космос. Их эксперименты показали, что наложение позволило видимому свету дойти до солнечных батарей, но оно также охладило основной поглотитель на целых 55 градусов по Фаренгейту.
Для типичного кристаллического кремниевого солнечного элемента с КПД 20 процентов, охлаждение на 55 F позволит улучшить абсолютную эффективность элементов более чем на 1 процент, что представляет значительный прирост в производстве энергии.
По словам исследователей, новые тепловые прозрачные накладки работают лучше всего в сухих, ясных средах, которые также являются привилегированными местами для больших солнечных батарей. Они считают, что они могут масштабировать их до коммерческих и промышленных приложений, возможно, с использованием нанопечатной литографии, которая является общим методом получения нанометровых моделей.
Технология имеет значительный потенциал для любого внешнего устройства, или системы, которая требует охлаждения, но при этом также требует сохранение видимого спектра солнечного света по практическим или эстетическим соображениям. Это потому, что восприятие цвета требует, чтобы объекты отражали видимый свет, так что любой наложение должно быть прозрачным, либо настроено так, что оно будет поглощать только свет за пределами видимого спектра.
Новый фотонный кристалл теплового наложения оптимизирует использование тепловых участков электромагнитного спектра, не затрагивая видимый свет, позволяя эффективно излучать тепло без изменения цвета.
|
|
