Problem nizke konverzijske učinkovitosti, ki jo povzroča pregrevanje fotovoltaičnih celic, močno vpliva na delovanje fotonapetostnih celic. Nedavno so raziskovalci na univerzi Stanford učinkovito zmanjšali prekomerno toplotno sevanje fotonapetostnih celic, tako da so na površino fotonapetostnih celic dodali posebno plast kvarčnega stekla, s čimer so premagali probleme hlajenja pri razvoju visoko učinkovitih fotonapetostnih celic.
Fotovoltaične celice so danes eden od najbolj obetavnih in široko uporabljenih obnovljivih virov energije na trgu. Čeprav je enostaven za izdelavo, vedno obstaja problem prenizke sončne pretvorbe. Brez neizogibne izgube energije je pregrevanje fotovoltaičnih celic glavni razlog za nizko učinkovitost pretvorbe. V normalnih delovnih pogojih lahko fotonapetostne celice dosežejo temperaturo nad 55 stopinj Celzija, kar omejuje hitrost fotoelektrične pretvorbe in hkrati zmanjša življenjsko dobo baterije. Sedanje metode hlajenja uporabljajo predvsem prezračevalne naprave in tekoča hladilna sredstva, vendar so te metode pomanjkanje gospodarstva in vplivajo na fotovoltaične učinke.
"Naš nov pristop lahko pasivno zmanjša obratovalno temperaturo fotonapetostnih celic, kar bistveno izboljša njihovo učinkovitost pretvorbe energije in življenjsko dobo." Univerzitetni študent Stanford University in glavni avtor časopisa Zhu Linxiao je dejal, da sta ti dve koristi ugodni za nadaljnji uspeh in širok uporaba tehnologije fotonapetostnih celic.
Fotovoltaične celice so naprave, ki sončno svetlobo pretvarjajo neposredno v električno energijo. Najbolj uspešna in široko uporabljena oblika danes je uporaba kristalnega silicijevega polprevodniškega materiala z zgornjo mejo 30% pretvorbe energije. Sončna energija, ki se ne pretvori, proizvaja toplotno sevanje, ki zmanjšuje učinkovitost fotonapetostne celice. Pri 1 stopinji Celzija se temperatura fotonapetostne celice zmanjša za 0,5%. Poleg tega bo zvišanje temperature tudi pospešilo stopnjo staranja fotovoltaičnih celic, stopnja staranja pa se bo podvojila za vsakih 10 stopinj Celzija.
"Ta stopnja zmanjševanja konverzij je zelo resna," je dejal Aaswath Raman, soavtor študije. V fotovoltaični industriji se veliko denarja porabi za rešitev problema pretvorbe. Naš način pokrivanja fotonapetostnih celic s posebno stekleno površino lahko učinkovito izboljša fotovoltaično učinkovitost.
V spektru vidna svetloba prinaša več energije, medtem ko infrardeča svetloba prenaša več toplote. Različni žarki imajo različne valovne dolžine, različne svetlobne valovne dolžine pa imajo različne refrakcije in odbojnost pri prehodu skozi različne vrste in oblike površin. "Kvarc je prozoren za vidno svetlobo, vendar lahko prilagodi refrakcijo in odbojnost nekaterih posebnih valovnih dolžin svetlobe." Fan Shanhui je pojasnil, da ta oblika tanke plasti kvarca, medtem ko odraža od infrardeče, ne vpliva na parni akumulator. Absorpcija vidne svetlobe ne poslabša delovanja fotonapetostnih celic, kar je skoraj idealna rešitev. Naš cilj je zmanjšati delovno temperaturo fotonapetostnih celic in s tem povečati sončno pretvorbo.
Vendar so bili zgornji rezultati pridobljeni s simulacijo.
Zhu Linxiao in njegovi kolegi trenutno proizvajajo te naprave in izvajajo preizkusne poskuse. Njihov naslednji korak je prikazati učinek hlajenja fotonapetostnih celic v zunanjem okolju. "Menimo, da to delo rešuje pomemben tehnični problem proizvodnje fotonapetostne energije in optimizira delovanje fotonapetostnih celic, zato ima velik poslovni potencial." Zhu Linxiao je dejal.
