Problem slabe efikasnosti pretvaranja izazvanog pregrevanjem fotonaponskih ćelija značajno utiče na performanse fotonaponskih ćelija. Nedavno su istraživači na Univerzitetu Stanford efikasno smanjili višak toplotnih zračenja fotonaponskih ćelija dodavanjem specijalnog sloja kvarcnog stakla na površinu fotonaponskih ćelija, prevazišući probleme hlađenja u razvoju fotonaponskih ćelija visokih performansi.
Fotonaponske ćelije danas predstavljaju jedan od najperspektivnijih i najčešće korišćenih obnovljivih izvora energije na tržištu. Iako je lak za proizvodnju, uvek je postojao problem prenizke pretvaranja solarne energije. Isključujući neizbežni gubitak energije, pregrevanje fotonaponskih ćelija je glavni razlog za nisku efikasnost konverzije. U normalnim radnim uslovima, fotonaponske ćelije mogu lako doći do temperatura iznad 55 stepeni Celzijusa, ograničavajući fotoelektričnu brzinu konverzije dok istovremeno smanjuju životni vek baterije. Sadašnje metode hlađenja uglavnom koriste ventilacione uređaje i tečne rashladne tečnosti, ali ovi metodi su nedostatak privrede i utiču na fotonaponske performanse.
"Naš novi pristup može pasivno smanjiti radnu temperaturu fotonaponskih ćelija, značajno poboljšavajući njihovu efikasnost u konverziji energije i životni vijek". Fakultet Univerziteta Stanford i vodeći autor dokumenata Zhu Linxiao izjavio je da su ove dve pogodnosti pogodne za nastavak uspjeha i širok primjena tehnologije fotonaponskih ćelija.
Fotonaponske ćelije su uređaji koji pretvaraju sunčevu svetlost direktno u električnu energiju. Najuspešniji i najčešće korišćen dizajn danas je upotreba kristalnog silicijumskog poluprovodničkog materijala sa gornjom granicom pretvaranja energije od 30%. Solarna energija koja nije konvertovana proizvodi toplotno zračenje koje smanjuje performanse fotonaponske ćelije. Temperatura fotonaponske ćelije je na nivou od 1 stepena smanjena za 0,5%. Pored toga, povećanje temperature takođe će ubrzati stopu starenja fotonaponskih ćelija, a stopa starenja će se udvostručiti za svaki rast od 10 stepeni Celzijusa.
"Ovaj nivo redukcije konverzije je veoma ozbiljan", rekao je Aaswath Raman, koautor studije. U fotovoltaikoj industriji, mnogo novca se koristi za rešavanje problema konverzije. Naš način pokrivanja fotonaponskih ćelija sa specijalnom staklenom površinom može efikasno poboljšati fotonaponsku efikasnost.
U spektru, vidljiva svetlost nosi više energije, dok infracrvena svetlost nosi više toplote. Različiti zraci imaju različite talasne dužine, a različite talasne dužine svetlosti imaju različite refrakcije i refleksiju kada prolaze kroz različite vrste i oblike površina. "Kvarc je providan za vidljivo svetlo, ali može podesiti refrakciju i reflektivnost nekih specijalnih talasnih dužina svetlosti." Fan Shanhui je objasnio da ovaj dizajn kvarcnog tankog sloja, odbijajući infracrvenu, ne utiče na par baterija. Apsorpcija vidljive svetlosti ne smanjuje performanse fotonaponskih ćelija, što je skoro idealno rešenje. Naš cilj je smanjiti radnu temperaturu fotonaponskih ćelija i time povećati konverziju solarne energije.
Međutim, gore navedeni rezultati su dobijeni simulacijom.
Žu Linxiao i njegove kolege trenutno proizvode ove uređaje i sprovode testne eksperimente. Njihov sledeći korak je demonstriranje efekta hlađenja fotonaponskih ćelija u vanjskom okruženju. "Verujemo da ovaj rad rešava važan tehnički problem stvaranja fotonaponske energije i optimizira performanse fotonaponskih ćelija, stoga ima veliki komercijalni potencijal". Zhu Linxiao je rekao.
