Проблема низкой эффективности преобразования, вызванная перегревом фотоэлектрических элементов, сильно влияет на работу фотогальванических элементов. В последнее время исследователи из Стэнфордского университета эффективно уменьшают избыточное тепловое излучение фотоэлектрических элементов путем добавления на поверхность фотогальванических элементов специального слоя кварцевого стекла, преодолевая проблемы охлаждения при разработке высокоэффективных фотогальванических элементов.
Фотовольтаические ячейки являются одним из наиболее перспективных и широко используемых возобновляемых источников энергии на рынке сегодня. Несмотря на простоту изготовления, всегда была проблема слишком низкой солнечной конверсии. Исключая неизбежные потери энергии, перегрев фотоэлектрических элементов является основной причиной низкой эффективности преобразования. При нормальных условиях работы фотогальванические элементы могут легко достигать температуры выше 55 градусов Цельсия, ограничивая скорость фотоэлектрического преобразования, одновременно сокращая время автономной работы. В современных способах охлаждения в основном используются вентиляционные устройства и жидкие хладагенты, но эти методы являются недостатком экономики и влияют на фотоэлектрические характеристики.
«Наш новый подход может пассивно снизить рабочую температуру фотогальванических элементов, что значительно улучшает их эффективность преобразования энергии и продолжительность жизни». Физик Стэнфордского университета и ведущий автор статьи Чжу Линьсяо сказал, что эти два преимущества являются благоприятными для дальнейшего успеха и широкого применение технологии фотоэлектрических элементов.
Фотовольтаические ячейки - устройства, которые преобразуют солнечный свет непосредственно в электрическую энергию. Самым успешным и широко используемым дизайном сегодня является использование полупроводниковых материалов из кристаллического кремния с верхним пределом преобразования энергии 30%. Солнечная энергия, которая не преобразуется, производит тепловое излучение, которое снижает производительность фотогальванической ячейки. При температуре 1 градус Цельсия температура фотоэлектрической ячейки снижается на 0,5%. Кроме того, повышение температуры также ускорит скорость старения фотоэлектрических элементов, и скорость старения будет удвоена на каждые 10 градусов по Цельсию.
«Этот уровень сокращения конверсии очень серьезный», - сказал Асват Раман, соавтор исследования. В фотоэлектрической промышленности много денег используется для решения проблемы конверсии. Наш метод покрытия фотоэлектрических элементов специальной стеклянной поверхностью может эффективно улучшить фотоэлектрическую эффективность.
В спектре видимый свет несет больше энергии, в то время как инфракрасный свет несет больше тепла. Различные лучи имеют разные длины волн, а разные длины волн света имеют различную рефракцию и отражательную способность при прохождении через различные типы и формы поверхностей. «Кварц прозрачен для видимого света, но он может регулировать преломление и отражательную способность некоторых специальных длин волн света». Fan Shanhui объяснил, что эта конструкция тонкого слоя кварца, отражая инфракрасное излучение, не влияет на пару батарей. Поглощение видимого света не ухудшает работу фотогальванических элементов, что является почти идеальным решением. Наша цель - снизить рабочую температуру фотоэлектрических элементов и тем самым увеличить преобразование солнечной энергии.
Однако полученные результаты были получены путем моделирования.
Чжу Линьсяо и его коллеги в настоящее время производят эти устройства и проводят тестовые эксперименты. Их следующий шаг - продемонстрировать охлаждающий эффект фотогальванических элементов в наружной среде. «Мы считаем, что эта работа решает важную техническую проблему создания фотоэлектрической энергии и оптимизирует работу фотогальванических элементов, поэтому она обладает большим коммерческим потенциалом». Чжу Линьсяо сказал.
