Anonim

Stanford forskere utvikler selvkjølende solceller

Vitenskap

David Szondy

26. juli 2014

Stanford University systemet bruker et glasslag mønstret med mikro-pyramider og kjegler for å kaste varme

Fotovoltaiske celler er en av de mer lovende alternative energikilder. Mekanisk er de veldig enkle, uten bevegelige deler, og er rene og utslippsfrie. Dessverre er de også ineffektive. En av grunnene til dette er at de overopphetes, et problem som et Stanford University-team under elektroteknikkprofessor Shanhui Fan adresserer med utviklingen av et tynt glasslag som gjør solceller selvkjølende.

Til tross for mange fremskritt i de siste tiårene, lider solceller av effektivitetsproblemer. Bare en liten mengde energi fra sollys som faller på solceller, konverteres til elektrisitet, og øker med under 20 prosent for de fleste celler på markedet i dag. Overoppheting er et konstant problem fordi sollyset som brukes til å generere elektrisitet rutinemessig oppvarmer panelene til 130 ° F (55 ° C) eller høyere.

Denne oppvarmingen forårsaker alle slags problemer - ikke minst er det en dramatisk reduksjon i effektiviteten. Ifølge Stanford-teamet resulterer hver grad Celsius (1, 8 ° F) oppvarming i et effektivitetsfall på 0, 5 prosent. Like ubehagelig, med hver temperaturøkning på 10 ° C (18 ° F), fordobles forringelsen av cellene.

Kjøling er et åpenbart skritt, men spørsmålet er hvordan å gjøre det? Aktive systemer, for eksempel kjølevæskepumper eller ventilasjon, forbruker strøm og passive systemer, er ikke svært effektive og kan forstyrre panelets operasjon. Løsningen utviklet av Shanhui Fan, som tidligere har anvendt lignende prinsipper for passiv avkjøling til bygninger, er et system der vanlige solceller får et ekstremt tynt lag av spesielt mønstret silisiumglass som er designet for å trekke varme bort fra cellene på en måte som krever ingen energi og utnytter atmosfærenes infrarøde vindu for å kaste varmen.

Mønsteret består av mikropyramider og kegler som måler kun mikrometer i tykkelse, som er dimensjonerte og formet for å trekke bort varme i form av infrarød stråling til toppen av laget, hvor det stråler og sprer seg i atmosfæren. Det er basert på det faktum at forskjellige bølgelengder av lys har forskjellige egenskaper og bryter annerledes. Stanford-teamet skredde silikaglasslaget for å tillate synlig lys inn og varme i form av infrarødt lys ut.

"Silica er gjennomsiktig for synlig lys, men det er også mulig å finjustere hvordan det bøyer og bryter med lys av svært bestemte bølgelengder, " sier Fan. "Et nøye designet lag silisiumdioksyd ville ikke nedbryte solcelleytelsen, men det ville øke strålingen ved de forutbestemte termiske bølgelengder for å sende solcelleens varme bort mer effektivt."

Stanford-teamet tester og finjusterer kjøle laget med sikte på å senke solpanelens driftstemperatur for å gjøre det mer effektivt og med lengre levetid.

Lagets resultater ble publisert i Optica .

Kilde: Det optiske samfunn

Stanford University systemet bruker et glasslag mønstret med mikro-pyramider og kjegler for å kaste varme

Anbefalt Redaksjonens