Aihiolinssien ylikuumenemisesta aiheutuva alhaisen konversiotehokkuuden ongelma vaikuttaa suuresti aurinkokennojen suorituskykyyn. Viime aikoina Stanfordin yliopiston tutkijat ovat vähentäneet aurinkosähkön ylimääräistä lämpösäteilyä lisäämällä aurinkosähkön pinnalle erityistä kvartsilasikertaa, joka on jäänyt jäähdytysongelmien ratkaisemiseksi tehokkaiden aurinkokennojen kehittämisessä.
Aurinkosähkökennot ovat yksi markkinoiden lupaavimmista ja laajalti käytössä olevista uusiutuvista energialähteistä. Vaikka valmistus on helppoa, on aina ollut liian alhaisen aurinkokonversion ongelma. Ellei väistämätöntä energiahäviötä, aurinkosähkön ylikuumeneminen on tärkein syy alhaiseen konversiotehokkuuteen. Normaaleissa käyttöolosuhteissa aurinkosolut voivat helposti saavuttaa lämpötilan, joka ylittää 55 celsiusastetta, rajoittaen valosähköisen muuntosuhteen ja vähentämällä samalla akun käyttöikää. Nykyiset jäähdytysmenetelmät käyttävät pääasiassa ilmanvaihtolaitteita ja nestemäisiä jäähdytysaineita, mutta nämä menetelmät ovat talouden puute ja vaikuttavat aurinkosähkötehoon.
"Uusi lähestymistapamme voi vähentää passiivisesti aurinkosähkökennojen käyttölämpötilaa merkittävästi parantaen niiden energiatehokkuuden tehokkuutta ja käyttöikää." Stanfordin yliopiston fyysikko ja paperin päätekijä Zhu Linxiao totesivat, että nämä kaksi hyötyä edistävät menestystä ja laajaa aurinkosähkötekniikan soveltaminen.
Aurinkosähkölaitteet ovat laitteita, jotka muuntavat auringonvalon suoraan sähköenergiaksi. Menestynein ja laajalti käytetty muotoilu on nykyään kiteisten pii-puolijohdemateriaalien käyttö, jonka yläraja on 30%. Aurinkoenergia, jota ei muuteta, tuottaa lämpösäteilyä, joka pienentää aurinkokennon suorituskykyä. 1 celsiusasteella aurinkosähkön lämpötilaa pienennetään 0,5%: lla. Lisäksi lämpötilan nousu kiihdyttää myös aurinkokennojen vanhenemisnopeutta ja ikääntymisnopeus kaksinkertaistuu jokaista 10 astetta lisäystä kohti.
"Tämä muuntaminen alentava taso on erittäin vakava", kertoo tutkimusyhteistyökumppanin Aaswath Raman. Aurinkosähköteollisuudessa käytetään paljon rahaa muuntamisongelman ratkaisemiseksi. Meidän tapamme kattaa aurinkokennojen erityisellä lasipinnalla voi tehokkaasti parantaa aurinkovoiman tehokkuutta.
Taajuudessa näkyvä valo kuljettaa enemmän energiaa, kun taas infrapunavalo kuljettaa enemmän lämpöä. Eri säteillä on erilaiset aallonpituudet, ja eri valon aallonpituuksilla on erilainen taitekerroin ja heijastuskyky kulkiessaan eri tyyppien ja pintojen muodon kautta. "Kvartsi on läpinäkyvä näkyvään valoon, mutta se voi säätää joidenkin valon erityisten aallonpituuksien taittumisen ja heijastuvuuden." Fan Shanhui selitti, että tämän kvartsi-ohutkerroksen muotoilu heijastaa infrapunaa, ei vaikuta akkuparistoon. Näkyvän valon absorptio ei heikennä aurinkokennojen suorituskykyä, joka on lähes ihanteellinen ratkaisu. Tavoitteenamme on vähentää aurinkosähkökennojen käyttölämpötilaa ja siten lisätä aurinkoenergiaa.
Edellä olevat tulokset saatiin kuitenkin simuloinnilla.
Zhu Linxiao ja hänen kollegansa valmistavat näitä laitteita ja suorittavat testikokeita. Heidän seuraava askel on osoittaa aurinkokennojen jäähdytysvaikutusta ulkotiloissa. "Uskomme, että tämä työ ratkaisee aurinkosähkön merkittävän teknisen ongelman ja optimoi aurinkosähkön suorituskyvyn, joten sillä on hyvät kaupalliset mahdollisuudet." Zhu Linxiao sanoi.
