Lähde: tieteellisesti
Suurin osa nykypäivän aurinkopaneeleista vangitsee auringonvalon ja muuntaa sen sähköksi vain taivasta kohti. Jos aurinkopaneelin tumma alapinta voisi myös muuntaa maasta heijastuvan auringonvalon, sähköä voi syntyä vielä enemmän.
Kaksipuoliset aurinkokennot antavat jo paneeleille istuvuuden pystysuoraan maalla tai katolla ja jopa vaakasuoraan bensa-aseman katoksena, mutta ei ole tiedetty tarkalleen, kuinka paljon sähköä nämä paneelit lopulta voisivat tuottaa tai kuinka paljon rahaa he voisivat säästää.
Uusi termodynaaminen kaava paljastaa, että kaksipuolisia paneeleja muodostavat kaksisuuntaiset solut tuottavat sähkölle keskimäärin 15 - 20% enemmän auringonvaloa kuin nykypäivän yksipuolisten aurinkopaneelien yksisäikeiset solut, ottaen huomioon eri maastot, kuten ruoho, hiekka, betoni ja lika.
Kahden Purduen yliopiston fyysikon kehittämää kaavaa voidaan käyttää laskemaan minuuteissa eniten sähköä, jonka kaksifaasiset aurinkokennot voisivat tuottaa monissa ympäristöissä, termodynaamisen rajan määrittelemällä tavalla.
"Kaava sisältää vain yksinkertaisen kolmion, mutta äärimmäisen monimutkaisen fysikaalisen ongelman tislaamiseksi tähän tyylikkäästi yksinkertaiseen formulaatioon vaadittiin vuosien mallintamista ja tutkimusta. Tämä kolmio auttaa yrityksiä tekemään parempia päätöksiä seuraavan sukupolven aurinkokennoihin tehtävistä investoinneista ja selvittämään, kuinka suunnitella Ne ovat tehokkaampia ", sanoi Muhammad" Ashraf "Alam, Purduen Jai N. Gupta sähkö- ja tietotekniikan professori.
Alam ja avustaja Ryyan Khan, joka on nyt apulaisprofessori East Westin yliopistossa Bangladeshissa, osoittavat myös julkaisussa, joka ilmestyy Kansallisen tiedeakatemian julkaisussa, kuinka kaavaa voidaan käyttää laskettaessa kaikkien aurinkokennojen termodynaamisia rajoja. viimeiset 50 vuotta. Nämä tulokset voidaan yleistää tekniikkaan, jota todennäköisesti kehitetään seuraavan 20-30 vuoden aikana.
Toivomme, että nämä laskelmat auttaisivat aurinkoparmeja hyödyntämään bifasiaaliset solut täysimääräisesti aiemmin käytössään.
"Kesti melkein 50 vuotta, ennen kuin monofaasiset solut näyttivät kentälle kustannustehokkaalla tavalla", Alam sanoi. "Teknologia on ollut erittäin menestyvää, mutta tiedämme nyt, ettemme voi enää merkittävästi lisätä niiden tehokkuutta tai vähentää kustannuksia. Kaavamme ohjaa ja nopeuttaa bifaasisen tekniikan kehitystä nopeammassa aikataulussa."
Lehti on saattanut matematiikan asettua ajoissa: asiantuntijat arvioivat, että vuoteen 2030 mennessä kaksitahoisten aurinkokennojen osuus on lähes puolet aurinkopaneelien markkinaosuudesta maailmanlaajuisesti.
Alamin lähestymistapaa kutsutaan "Shockley-Queisser-kolmioksi", koska se perustuu tutkijoiden William Shockley ja Hans-Joachim Queisserin tekemiin ennusteisiin monofaasisen aurinkokennon maksimaalisesta teoreettisesta tehokkuudesta. Tämä maksimipiste tai termodynaaminen raja voidaan tunnistaa alaspäin suuntautuvalla viivakuvaajalla, joka muodostaa kolmion muodon.
Kaava osoittaa, että bifaasisten aurinkokennojen hyötysuhteen kasvu kasvaa valolta heijastuen pinnalta. Esimerkiksi betonin heijastuneesta valosta muuntuu huomattavasti enemmän voimaa verrattuna kasvillisuuden pintaan.
Tutkijat suosittelevat kaavaa suosittelemaan parempia kaksisuuntaista muotoilua viljelymaan paneeleille ja tiheästi asuttujen kaupunkien rakennusten ikkunoille. Läpinäkyvät kaksipuoliset paneelit mahdollistavat aurinkoenergian tuottamisen viljelysmaalla heittämättä varjoja, jotka estäisivät sadontuotannon. Samalla kaksiosaisten ikkunoiden luominen rakennuksiin auttaisi kaupunkeja käyttämään enemmän uusiutuvaa energiaa.
Artikkelissa suositellaan myös tapoja maksimoida kaksifaasisten solujen potentiaali manipuloimalla puolijohdemateriaalien, nimeltään liitoskohtien, välisiä rajoja, jotka helpottavat sähkön virtausta. Bifasiaaliset solut, joissa on yksittäiset liitokset, tarjoavat suurimman tehokkuusvoiton verrattuna monofaasisiin soluihin.
"Suhteellinen voitto on pieni, mutta ehdoton voitto on merkittävä. Menetät alkuperäisen suhteellisen hyödyn lisääntyessäsi risteyksien määrää, mutta absoluuttinen voitto kasvaa edelleen", Khan sanoi.
Lehdessä yksityiskohtainen kaava on validoitu perusteellisesti, ja se on valmis yritysten käytettäväksi päättäessään kaksisuuntaisten solujen suunnittelusta.
