Mer effektiva, hållbara solceller är möjliga tack vare glas

Mer effektiva, hållbara solceller är möjliga tack vare glas

Självkylning, långvarigare och effektivare solceller ligger inom räckhåll genom att helt enkelt lägga till ett tunt lager av glas.

Ett papper publicerat idag i onlinejournalen Optica skisserar en möjlig lösning för bättre tillgång till solenergi.

Solceller arbetar genom att omvandla solstrålning till energi. Genom denna process förväntas en viss energitänkning.

Men en överraskande mängd energi går förlorad genom överhettning av solceller. Detta begränsar cellens förmåga att producera el och minskar dess livslängd.

Slår på värmen

Du har nu möjlighet forskargrupp från Stanford University i Kalifornien fann att när ett tunt lager av kiselglas inbäddad med små kon och pyramidstrukturer placeras över toppen av kisel solceller, sjunker driftstemperaturen hos cellerna dramatiskt.

Ledde av professor i elektroteknik Shanhui Fan upptäckte forskarna att detta lager av glas omdirigerar oönskad värme genom atmosfären och in i rymden.

Genom att eliminera överflödig infraröd strålning är solcellerna svala och effektivare vid omvandling av solstrålar till energi.

solcellerDenna ritning visar hur solceller kyler sig genom att hämta bort oönskade värmestrålning. Pyramidstrukturerna gjorda av kiselglas ger maximal radiativ kylningskapacitet. L. Zhu / Stanford University

Denna ritning visar hur solceller kyler sig genom att hämta bort oönskade värmestrålning. Pyramidstrukturerna gjorda av kiselglas ger maximal radiativ kylningskapacitet. L. Zhu / Stanford University

Lead författare på papperet, doktor fysik kandidat Linxiao Zhu, sade att upptäckten kan leda till att utveckla mer kostnadseffektiva solpaneler, vilket gör dem till en bättre alternativ för förnybar energi.

"Att sänka solcellens temperatur leder till högre driftseffektivitet," sade Zhu.

"Dessutom ger en lägre driftstemperatur för solceller en betydligt längre livslängd, vilket minskar den nivåerade kostnaden för energi från ett system."

Minska bortspillad energi

Enligt papperet är den övre gränsen för effektomvandlingseffektivitet för en enda kiselcell omkring 33.7%. När cellen värmer upp går den effektiviteten ner - ungefär en halv procent för varje grad ökar temperaturen.

Kostnaderna för aktiva metoder för kylning av solceller - som ventilation eller flytande kylmedel - uppväger fördelarna. Så fram till nu har förlusten av effektivitet genom överhettning inte lösts.

Denna passiva metod fungerar genom att använda olika våglängder av solstrålning. Synligt ljus i spektret är bäst vid att bära energi, medan infraröd bär mer värme.

Forskarna beräknade att genom att "vrida bort" den infraröda strålningen med hjälp av kiseldioxidglas går värmen ner utan att negativt påverka den mängd synligt ljus som solcellen kan absorbera.

"Vi kom fram med en optimal design som består av mikroskala silikapyramider," säger professor Fan.

"[Detta] maximerar både kylförmågan via den radiativa kylmekanismen, samtidigt som den är transparent vid våglängderna av solstrålning."

Australian National University s Andrew Blakers sade att medan författarna till denna studie har en sund teoretisk grund, är denna modell osannolikt att vara genomförbar i den verkliga världen.

"Tyvärr är jämförelserna i papperet mellan speciella strukturer och nakna solceller, snarare än med inkapslade celler [och] bara solceller används aldrig i fältet", säger Bakers, som är direktör för Centrum för Sustainable Energy Systems (CEC) vid ANU.

"Standardglasets superstrat har många funktioner, bland annat seghet, repfasthet, strukturell hållfasthet, motstånd mot fuktighet, vidhäftning mot EVA / silikon.

"Glasstrålningsstraten måste förkastas eftersom det orsakar för mycket parasitisk absorption av termisk strålning - det skulle behöva ersättas av ett substrat för att göra modulen självbärande."

Docent Ben Powell från University of Queensland sade att medan detta tillvägagångssätt är en spännande möjlighet kan kostnaden överväga fördelarna.

"Om det inte går att göra billigt nog, kommer den extra el som erhålls från effektivitetsvinsterna och de sparade kostnaderna att ersätta solceller inte att betala för beläggningen - i vilket fall ingen kommer att vara intresserad av att använda den", säger fysikern .

"Det är en mycket elegant och lovande idé, men det finns en lång väg att gå innan du hittar det på ditt tak."

Trots detta är pappersförfattarna övertygade om att framtida utveckling är möjlig. Enligt Linxiao Zhu är nästa steg att tillämpa denna forskning på praktiska tillämpningar.

"Vi validerade denna design via extremt exakta numeriska metoder och arbetar nu för att experimentellt demonstrera de första prototyperna," sa han.

AvlyssningenDen här artikeln publicerades ursprungligen den Avlyssningen. Läs ursprungliga artikeln.

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeiwhihuiditjakomsnofaplptruesswsvthtrukurvi

följ InnerSelf på

Facebookikon ikon~~POS=HEADCOMPtwitter iconyoutube iconinstagram ikonpintrest ikonrss-ikonen

 Få det senaste via e-post

Veckotidningen Daglig Inspiration

SENASTE FILMER

Den stora klimatmigrationen har börjat
Den stora klimatmigrationen har börjat
by super~~POS=TRUNC
Klimatkrisen tvingar tusentals runt om i världen att fly eftersom deras hem blir alltmer obeboeliga.
Den senaste istiden berättar för varför vi måste bry oss om en 2 ℃ temperaturförändring
Den senaste istiden berättar för varför vi måste bry oss om en 2 ℃ temperaturförändring
by Alan N Williams, et al
I den senaste rapporten från den mellanstatliga panelen för klimatförändringar (IPCC) sägs att utan en väsentlig minskning ...
Jorden har varit beboelig i miljarder år - exakt hur lycklig vi fick?
Jorden har varit beboelig i miljarder år - exakt hur lycklig vi fick?
by Toby Tyrrell
Det tog evolution 3 eller 4 miljarder år att producera Homo sapiens. Om klimatet helt hade misslyckats bara en gång i det ...
Hur kartläggning av vädret för 12,000 XNUMX år sedan kan hjälpa till att förutsäga framtida klimatförändringar
Hur kartläggning av vädret för 12,000 XNUMX år sedan kan hjälpa till att förutsäga framtida klimatförändringar
by Brice Rea
Slutet av den sista istiden, för cirka 12,000 XNUMX år sedan, kännetecknades av en sista kall fas kallad Younger Dryas ...
Kaspiska havet kommer att falla med 9 meter eller mer under detta århundrade
Kaspiska havet kommer att falla med 9 meter eller mer under detta århundrade
by Frank Wesselingh och Matteo Lattuada
Tänk dig att du befinner dig vid kusten och tittar ut mot havet. Framför dig ligger 100 meter karg sand som ser ut som en ...
Venus var en gång mer jordlik, men klimatförändringen gjorde det obeboelig
Venus var en gång mer jordlik, men klimatförändringen gjorde det obeboelig
by Richard Ernst
Vi kan lära oss mycket om klimatförändringar från Venus, vår systerplanet. Venus har för närvarande en yttemperatur på ...
Fem klimattroar: En kraschkurs i felaktig klimatinformation
De fem klimattroerna: en kraschkurs i felaktig klimatinformation
by John Cook
Den här videon är en kraschkurs i klimatinformation som sammanfattar de viktigaste argumenten som används för att tvivla på verkligheten ...
Arktis har inte varit så varm på 3 miljoner år och det betyder stora förändringar för planeten
Arktis har inte varit så varm på 3 miljoner år och det betyder stora förändringar för planeten
by Julie Brigham-Grette och Steve Petsch
Varje år krymper havsisskyddet i Arktiska havet till en låg punkt i mitten av september. I år mäter den bara 1.44 ...

SENASTE ARTIKLAR

grön energi2 3
Fyra gröna vätgasmöjligheter för Mellanvästern
by Christian Tae
För att avvärja en klimatkris kommer Mellanvästern, liksom resten av landet, att behöva göra koldioxidutsläpp till sin ekonomi helt genom att...
ug83qrfw
Stora hinder för att kräva svar måste upphöra
by John Moore, On Earth
Om federala tillsynsmyndigheter gör det rätta, kan elkunder i Mellanvästern snart kunna tjäna pengar medan...
träd att plantera för klimat2
Plantera dessa träd för att förbättra stadslivet
by Mike Williams-Rice
En ny studie fastställer levande ekar och amerikanska plataner som mästare bland 17 "superträd" som kommer att hjälpa till att göra städer ...
norra havets botten
Varför vi måste förstå havsbottengeologin för att utnyttja vindarna
by Natasha Barlow, docent i kvartär miljöförändring, University of Leeds
För alla länder som är välsignade med enkel tillgång till det grunda och blåsiga Nordsjön kommer havsvind att vara nyckeln till att möta nätet...
3 skogsbrandlektioner för skogsstäder när Dixie Fire förstör historiska Greenville, Kalifornien
3 skogsbrandlektioner för skogsstäder när Dixie Fire förstör historiska Greenville, Kalifornien
by Bart Johnson, professor i landskapsarkitektur, University of Oregon
En löpeld som brinner i het, torr bergskog svepte genom Gold Rush -staden Greenville, Kalifornien, den 4 augusti, ...
Kina kan möta energi- och klimatmål som begränsar kolkraften
Kina kan möta energi- och klimatmål som begränsar kolkraften
by Alvin Lin
Vid Leader's Climate Summit i april lovade Xi Jinping att Kina kommer att "strikt kontrollera koleldad kraft ...
Blått vatten omgivet av dött vitt gräs
Kartan spårar 30 års extrem snösmältning i USA
by Mikayla Mace-Arizona
En ny karta över extrema snösmältningar under de senaste 30 åren förtydligar processerna som driver snabb smältning.
Ett plan tappar röd brandskyddsmedel till en skogsbrand när brandmän parkerade längs en väg ser upp mot den orange himlen
Modellen förutspår 10-åriga skogsbrand, sedan gradvis nedgång
by Hannah Hickey-U. Washington
En titt på den långsiktiga framtiden för skogsbränder förutsäger en första ungefär decennier lång utbrott av skogsbrandaktivitet, ...

 Få det senaste via e-post

Veckotidningen Daglig Inspiration

Nya Attityder - Nya Möjligheter

InnerSelf.comClimateImpactNews.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholisticPolitics.com | InnerSelf Market
Copyright © 1985 - 2021 Innerself Publikationer. All Rights Reserved.