Източник: sciencedaily
Повечето от днешните слънчеви панели улавят слънчевата светлина и я преобразуват в електричество само от страната, обърната към небето. Ако тъмната долна страна на слънчевия панел също може да преобразува слънчевата светлина, отразена от земята, може да се генерира още повече електричество.
Двустранните слънчеви клетки вече позволяват на панелите да седят вертикално на сушата или покривите и дори хоризонтално като балдахин на бензиностанция, но не е известно точно колко електричество биха могли в крайна сметка да генерират тези пари или парите, които биха могли да спестят.
Нова термодинамична формула разкрива, че двуфазните клетки, съставящи двустранни панели, генерират средно 15% до 20% повече слънчева светлина от електричество от монофасните клетки на днешните едностранни слънчеви панели, като се вземат предвид различни терени като трева, пясък и др. бетон и мръсотия.
Формулата, разработена от двама физици от университета в Пърдю, може да се използва за изчисляване в минути на най-много електричество, което бифациалните слънчеви клетки биха могли да генерират в различни среди, както е дефинирано от термодинамичен предел.
„Формулата включва просто обикновен триъгълник, но дестилирането на изключително сложния проблем с физиката до тази елегантно проста формулировка изисква години на моделиране и изследвания. Този триъгълник ще помогне на компаниите да вземат по-добри решения за инвестиции в слънчеви клетки от следващо поколение и да измислят как да проектират те да бъдат по-ефективни ", каза Мохамед" Ашраф "Алам, професор по електрическо и компютърно инженерство Jai N. Gupta от Purdue.
В статия, публикувана в Proceedings of the National Academy of Sciences, Алам и съавторът Ryyan Khan, понастоящем асистент в университета East West в Бангладеш, също показват как формулата може да се използва за изчисляване на термодинамичните граници на всички слънчеви клетки, разработени в последните 50 години Тези резултати могат да бъдат обобщени с технологията, която вероятно ще бъде разработена през следващите 20 до 30 години.
Надеждата е, че тези изчисления ще помогнат на слънчевите ферми да се възползват изцяло от двуфазните клетки по-рано при използването им.
"Отне почти 50 години, за да се появят монофасните клетки на полето по икономически ефективен начин", каза Алам. "Технологията е забележително успешна, но сега знаем, че вече не можем значително да повишим ефективността им или да намалим разходите. Нашата формула ще ръководи и ускорява развитието на двуфазната технология в по-бързи времеви мащаби."
Документът може да е уредил математиката точно навреме: експертите смятат, че до 2030 г. двуфазните слънчеви клетки ще представляват почти половината от пазарния дял на слънчевите панели в световен мащаб.
Подходът на Алам се нарича "триъгълник Шокли-Куисър", тъй като той се основава на прогнозите, направени от изследователите Уилям Шокли и Ханс-Йоахим Куисър върху максималната теоретична ефективност на монофасната слънчева клетка. Тази максимална точка или термодинамичната граница може да бъде идентифицирана на наклонена граница на наклона надолу, която образува форма на триъгълник.
Формулата показва, че увеличението на ефективността на двуфазните слънчеви клетки се увеличава със светлина, отразена от повърхност. Значително повече мощност би била преобразувана например от светлина, отразена от бетон, в сравнение с повърхност с растителност.
Изследователите използват формулата, за да препоръчат по-добри двустранни дизайни за панели върху земеделски земи и прозорци на сгради в гъсто населени градове. Прозрачните, двустранни панели позволяват генерирането на слънчева енергия в земеделските земи без хвърляне на сенки, които биха блокирали производството на култури. Междувременно създаването на двуфазни прозорци за сгради би помогнало на градовете да използват повече възобновяема енергия.
Документът също така препоръчва начини за увеличаване на потенциала на двуфазните клетки чрез манипулиране на броя на границите между полупроводникови материали, наречени кръстовища, които улесняват потока на електричество. Двуфациалните клетки с единични кръстовища осигуряват най-голямо увеличение на ефективността спрямо монофациалните клетки.
"Относителната печалба е малка, но абсолютната печалба е значителна. Губите първоначалната относителна полза с увеличаването на броя на кръстовищата, но абсолютната печалба продължава да нараства", каза Хан.
Формулата, подробно описана в документа, е подробно утвърдена и е готова за използване от компаниите, докато решат как да проектират двуфазни клетки.
