Boost effektiviteten

For at booste effektiviteten, opfinder Stanford ingeniører transparent coating som køler solceller

Hver gang du spadserer rundt udenfor, udsender du energi i universet: Varme fra toppen af ​​dit hoved udstråler ud i rummet som infrarødt lys.
Nu har tre Stanford ingeniører udviklet en teknologi, der forbedrer solpanelets ydeevne ved at udnytte dette grundlæggende fænomen. Deres opfindelse fjerner varmen fra en solcelle under sollys og afkøler den på en måde, der gør det muligt at konvertere flere fotoner til elektricitet.

Arbejdet fra Shanhui Fan, professor i elektroteknik ved Stanford, videnskablig medarbejder Aaswath P. Raman og ph.d.-kandidat Linxiao Zhu er beskrevet i det aktuelle nummer af “Proceedings of the National Academy of Sciences”.

Gruppens opdagelse, testet på en tagterrasse på Stanford, løser et problem, der længe har plaget solcelle industrien: Jo varmere solceller bliver, jo mindre effektive bliver de til at omdanne fotoner i lys til elektricitet.

Løsningen er baseret på et tyndt mønstret silica materiale lagt oven på en traditionel solcelle. Materialet er transparent for det synlige sollys, der lader solceller, men det fanger og reflekterer termisk stråling eller varme, fra infrarøde stråler.

“Solarmaturer skal rettes mod solen for at fungere, selv om varmen er skadelig for effektiviteten”, sagde Fan. “Vores termiske belægning tillader sollys at passere gennem, bevarer eller endda forbedrer absorptionen af sollyset, men det afkøler også cellen ved at reflektere varmen og forbedre effektiviteten af solcellen”.

En cool måde at forbedre solens effektivitet på
I 2014 udviklede samme trio af opfindere et ultratyndt materiale, der reflekterede infrarød varme direkte tilbage mod verdensrummet, uden at opvarme atmosfæren. De præsenterede dette arbejde inNature, der beskriver det som “radiative cooling”, fordi det reflekterede termisk energi direkte tilbage.

I deres nye hvidbog arbejdede forskerne med at forbedre solcellepræstationen, når solen slår ned.

Teamet fra Stanford testede deres teknologi på en specialfremstillet solabsorber – en enhed der efterligner egenskaberne af en solcelle uden at producere elektricitet – dækket med et mikron-skala mønster designet til at maksimere evnen til at slippe af med varme i form af infrarødt lys. Deres eksperimenter viste, at belægningen tillod synligt lys at passere gennem solcellerne, men at det også afkølede den underliggende absorber med så meget som 55°F/13°C.

For en typisk krystallinsk silicium solcelle med en effektivitet på 20 procent vil en 55°F/13°C afkøling absolut forbedre effektiviteten med over 1 procent, et tal der repræsenterer en betydelig gevinst i energiproduktion.

Forskerne sagde, at de nye gennemsigtige termiske belægning fungerer bedst i tørre, rene omgivelser, som også er foretrukne steder til store solcelleanlæg. De mener ​​at de kan skalere op, så kommercielle og industrielle applikationer er mulige, måske ved brug af litografisk nanoprint, som er en almindelig teknik til fremstilling af små nanometer mønstre.

“Det er ikke nødvendigvis den eneste måde,” sagde Raman, medforfatter for hvidbogen. “Nye teknikker og maskiner til fremstilling af disse slags mønstre vil fortsætte med at gå videre. Jeg er optimistisk”.

Køligere biler
Zhu sagde, at teknologien har et stort potentiale for enhver udendørs enhed eller et system, der kræver køling, men kræver af det synlige spektrum af sollys af enten praktiske eller æstetiske årsager.

“lad os sige du har en bil der er lyserød,” sagde Zhu. “Du kan virkelig lide den farve, men du vil også gerne udnytte alt, hvad der kan hjælpe med at køle dit køretøj i varme dage. Termiske overlejringer kan hjælpe med passiv køling, men det er et problem, hvis de ikke er helt gennemsigtige. ”

Det skyldes, at opfattelsen af ​​farve kræver genstande til at afspejle synligt lys, så enhver overlejring skal være gennemskuelig eller ellers indstillet således, at den kun absorberer lys uden for det synlige spektrum.

“Vores krystal fotoniske termiske belægning, optimerer brugen af ​​de termiske dele af det elektromagnetiske spektrum, uden at påvirke synligt lys” sagde Zhu, “så reflekteres varme effektivt uden at påvirke farven”.

 

Link