Солнечная энергия с «темной стороны»

Большинство современных солнечных панелей улавливают солнечный свет и преобразуют его в электричество только со стороны, обращенной к небу. Но если темная, нижняя сторона солнечной панели также может преобразовывать солнечный свет, отраженный от земли, то существует возможность генерировать еще больше электричества.

Двухсторонние солнечные элементы уже позволяют панелям размещаться вертикально на земле или на крышах и даже горизонтально как навес бензоколонки, но точно не известно, сколько электричества эти панели в конечном итоге могут генерировать или сколько денег они могли бы сэкономить.

Двухсторонние солнечные элементы

Новая термодинамическая формула показывает, что двухсторонние элементы, составляющие двухсторонних панелей, генерируют в среднем на 15-20% больше электричества из солнечного света, чем обычные элементы современных односторонних солнечных панелях, принимая во внимание различную местность, такую ​​как трава, песок, бетон и грязь.

Формула, разработанная двумя физиками Университета Пердью, может быть использована для расчета в считанные минуты наибольшего количества электричества, которое двухсторонние солнечные элементы могут генерировать в различных средах, что определяется термодинамическим пределом.

«Формула включает в себя простой треугольник, но для решения чрезвычайно сложной физической проблемы с помощью этой простой формулировки потребовались годы моделирования и исследований. Этот треугольник поможет компаниям принимать более обоснованные решения об инвестициях в солнечные элементы следующего поколения и выяснить, как их проектировать с большей эффективностью», - сказал Мухаммад "Ашраф" Алам, профессор электротехники и вычислительной техники.

В статье, опубликованной в Слушаниях Национальной академии наук , Алам и соавтор Райан Хан, ныне доцент Восточно-Западного университета в Бангладеш, также показывают, как формула может быть использована для расчета термодинамических пределов всех солнечных элементов, разработанных в последние 50 лет. Эти результаты могут быть обобщены для технологии, которая может быть разработана в течение следующих 20-30 лет.

Расчеты помогут солнечным фермам в полной мере использовать двухсторонние ячейки на более раннем этапе их использования.

«Потребовалось почти 50 лет, чтобы стандартные панели начали повсеместно работать экономически эффективным способом», - сказал Алам. «Технология была чрезвычайно успешной, но теперь мы знаем, что мы не можем значительно повысить их эффективность или снизить стоимость. Наша формула будет направлять и ускорять развитие двухсторонней технологии в более короткие сроки».

Возможно, работа была создана вовремя: по оценкам экспертов, к 2030 году двухсторонние солнечные элементы будут составлять почти половину доли рынка солнечных панелей во всем мире.

Подход Алама называется «треугольник Шокли-Кейссера», поскольку он основан на прогнозах, сделанных исследователями Уильямом Шокли и Хансом-Йоахимом Кейссером, в отношении максимальной теоретической эффективности одностороннего солнечного элемента. Максимум или термодинамический предел могут быть определены на нисходящем наклонном графике, который образует треугольную форму.

Формула показывает, что прирост эффективности двухсторонних солнечных элементов увеличивается с отражением света от поверхности. Например, значительно больше энергии будет преобразовано из света, отраженного от бетона, по сравнению с растительной поверхностью.

Исследователи используют формулу, чтобы рекомендовать лучшие двухсторонние конструкции для панелей на сельскохозяйственных угодьях и окнах зданий в густонаселенных городах. Прозрачные двухсторонние панели позволяют генерировать солнечную энергию на сельскохозяйственных угодьях, не создавая теней, которые блокировали бы производство сельскохозяйственных культур. Между тем, создание двухсторонних окон для зданий поможет городам использовать больше возобновляемой энергии.

В работе также предлагаются способы увеличения потенциала двухсторонних панелей путем манипулирования  границ между полупроводниковыми материалами, называемыми соединениями, которые облегчают прохождение электричества. Двухсторонние панели с единичными контактами обеспечивают наибольший прирост эффективности по сравнению с односторонними клетками.

«Относительный выигрыш небольшой, но абсолютный выигрыш значителен. Вы теряете первоначальный относительный выигрыш, когда увеличиваете количество переходов, но абсолютный выигрыш продолжает расти», - сказал Хан.

Формула, подробно изложенная в документе, была тщательно проверена и готова к использованию компаниями, когда они решают, как проектировать двухсторонние панели. опубликовано econet.ru по материалам techxplore.com

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet