211service.com
Kā gaismu notverošas virsmas uzlabos saules bateriju efektivitāti
Fotoelektrisko elementu efektivitātes uzlabošana ir viens no lielākajiem izaicinājumiem atjaunojamās enerģijas zinātnē. Laboratorijā labākās šūnas var pārveidot gandrīz pusi no saules gaismas, kas tajās nonāk elektrībā (44 procenti), lai gan šim skaitlim komerciālās šūnas ir mazāk nekā puse no tā.
Viens no veidiem, kā uzlabot situāciju, ir samazināt no šūnas atstarotās vai caur to pārraidītās gaismas daudzumu, jo šī enerģija ir acīmredzami zaudēta. Parastā pieeja ir izmantot pretatspīdumu pārklājumu, ko var optimizēt, lai samazinātu atstarojumus, īpaši šūnas optimālajās frekvencēs.
Bet ir problēma. Lai gan šie pārklājumi labi novērš atstarojumu, tie nevar apturēt gaismas pārraidi. Un nākamās paaudzes plānslāņa saules baterijām tā ir īpaša problēma. Dažos gadījumos gandrīz puse gaismas iziet cauri.
Tātad jaunākie pētījumi ir vērsti uz atšķirīgu pieeju - ienākošās gaismas uztveršanu un notveršanu pret virsmu. Tas novērš gan atstarošanu, gan pārraidi, un tādējādi var ievērojami palielināt plānu kārtiņu saules bateriju efektivitāti. Protams, jautājums ir par to, kā to vislabāk izdarīt komerciāli izdevīgā veidā.
Šodien Konstantīns Simovskis no Aalto universitātes Somijā un daži draugi atklāj jaunas gaismas uztveršanas struktūras dizainu. Viņu ideja ir pārklāt šūnu ar regulāru sudraba nanoantenu masīvu, kas pārvērš parastos ienākošos viļņus eksotiskākos, kas izplatās caur pašu fotoelektrisko plāksni.
Darbs ir teorētisks pētījums un simulācija par to, cik labas var būt šīs nanoantenas, un secinājumi ir daudzsološi. Mēs parādām, ka [nanoantenu masīvs] var ievērojami palielināt saules bateriju kopējo spektrālo efektivitāti ar ļoti mazu biezumu. viņi saka.
Simulācijas rada dažus interesantus skaitļus. Simovski un co aprēķina, ka parastais pretatstarošanās pārklājums aptuveni 7% gaismas tiek zaudēti atstarošanas dēļ, bet 46% tiek zaudēti caurlaidības dēļ.
Turpretim to gaismu uztverošā virsma zaudē 20 procentus atstarošanas dēļ, bet tikai 8 procentus no caurlaidības. Papildu virsma pati absorbē vēl 6 procentus. Tas ir ievērojami labāk, taču ir arī svarīgs jautājums par ražošanas izmaksām.
Simovskis un kolēģi saka, ka jaunas ražošanas metodes nanoantenu masīva drukāšanai uz plānas plēves nozīmē, ka to var izdarīt par zemām izmaksām. Tas, vai to var izdarīt vajadzīgajā mērogā par rentablu cenu, vēl ir redzams.
Tomēr gaismas uztverošās virsmas izskatās daudzsološs veids, kā palielināt plānslāņa saules bateriju efektivitāti, ja kāds var izdomāt, kā tās izgatavot pietiekami lēti.
Atsauce: arxiv.org/abs/1301.3290 : uzlabota gaismas uztveršanas nanoantenu bloku efektivitāte plānslāņa saules baterijām