Bütün günəş radiasiyasını bir qatlı günəş batareyaları tərəfindən ən yaxşı qəbul edilənə çevirmək, nəzəri olaraq, onların səmərəliliyini 20-dən 80%-ə qaldıra bilər. Bəs praktikada buna necə nail olmaq olar? Kristal silisium əsaslı adi günəş batareyası bant boşluğuna görə yaxın infraqırmızı şüalanma ilə əlaqəli işığı çevirir. Fotoselin qalan hissəsi itir. Və görünən radiasiyanın «artıqlığı» sadəcə silikon fotoselləri həddindən artıq qızdırır, onların səmərəliliyini azaldır.

Nəzəri olaraq, bu tip adi bir qatlı günəş batareyası 34% -dən yüksək səmərəliliyə malik ola bilməz, baxmayaraq ki, praktikada bu rəqəm ən yaxşı halda 10% aşağıdır. Səbəbi aydındır: o, sadəcə olaraq günəş radiasiyası ilə “atılır”. Yüksək səmərəliliyi haradan əldə edə bilərsiniz?

Bununla belə, bu problemi həll etmək üçün xüsusi olaraq hazırlanmış termofotovoltaik cihazlar var. Onlarda günəş işığı birbaşa fotoelementə deyil, günəşdə qızdırılan radiasiya absorberindən və qızdırıldıqda İQ diapazonunda buraxan emitterdən ibarət ara komponentə düşür. Yarımkeçirici üzərində olan, elektrikə çevrildiyi IR şüasıdır.

Üst: Qorunmayan volfram əsaslı fotonik kristallar qızdırıldıqdan sonra əsasən məhv edilir. Aşağıda: Hafnium diboride əsaslanan örtük 1400°C-yə qədər qızdırıldıqda fotonik kristalları qoruyur. (Burada və aşağıda Kevin Arpin tərəfindən təsvir edilmişdir.)

“Əslində, biz sadəcə işığı fərqli dalğa uzunluğuna “tikirik” – günəş batareyası üçün ideal olan,” belə sistemlərin aparıcı tərtibatçılarından biri olan Stenford Universitetindən (ABŞ) Şanhui Fan izah edir. «Bu, batareyaların nəzəri səmərəliliyini 80%-ə qədər artırır…»

Bəli, düz eşitdiniz — 80% -ə qədər. Başqa sözlə, nəzəri cəhətdən bu, böyük potensiala malik olduqca effektiv yanaşmadır. İndiki silikon fotovoltaik elementlər — günəş enerjisinin əsası — adətən yalnız 20% səmərəliliyə malikdir. Bəs praktikada bu heyrətamiz 80%-ə necə nail olmaq olar?

Click here to preview your posts with PRO themes ››

İndiyədək termofotovoltaik sistemlər cəmi 8%-ə çatıb və bunun səbəbləri açıqdır. Qızdırıldıqda infraqırmızı radiasiya yaymaq üçün nəzərdə tutulmuş vasitəçi komponentlər adətən közərmə lampalarında oxşar rol oynayan volframdan hazırlanır.

Belə material IR diapazonunda səmərəli təkrar emissiyaya imkan verən mürəkkəb üçölçülü nanostrukturda (fotonik kristal) təşkil edilməlidir. Ancaq əvvəllər bu cür materiallar 1000 ° C-ə qədər qızdırıldıqda məhv edildi. Bu arada, ara elementlərin istiləşməsi ən azı bu rəqəmdən aşağı olmamalıdır — və ideal olaraq daha yüksəkdir.

Bu dəfə Urbana və Şampandakı İllinoys Universitetindən (ABŞ) Paul Braunun başçılıq etdiyi tədqiqatçılar volfram nanostrukturlarını hafnium diborid (keramika) qabığına qoydular və sonra on iki saat ərzində min dərəcəyə qədər qızdırdılar (günəş enerjisi ilə daha uzun istilik günəş panellərini təhdid etmir). Üstəlik, hətta 1400 ° C-yə qədər qızdırmaq da, bir saatlıq iş dövrü ilə onların daxili quruluşunu pozmadı.

Qəzetin aparıcı müəllifi Kevin Arpin, hədsiz təvazökarlıq olmadan deyir: «Bu nəticələr görünməmiş nəticələrdir». — Biz göstərdik ki, keramika həm termofotovoltaik elementləri, həm də aşağı dərəcəli istilikdən elektrik enerjisi istehsal etmək kimi digər müvafiq tədqiqat sahələrini inkişaf etdirə bilər. [сейчас теряемого электростанциями]yüksək temperaturlu kataliz və elektrokimyəvi enerjinin saxlanması».

Brown və Fan bu cür eksperimental IR emitentlərinin işləyən günəş elementində nə qədər səmərəli olduğunu öyrənmək üçün inkişaf etdirdikləri termofotovoltaik hüceyrələrdə digər keramika materiallarını sınaqdan keçirmək niyyətindədirlər. Artıq indi, bu yolun başlanğıcında alimlər nikbinliklə doludurlar. “Biz göstərdik ki, yüksək temperaturda optik formanın dəyişdirilməsi mümkündür” – Paul Braun deyir. «Hafnium və volfram geniş istifadə olunan ucuz materiallardır və istiliyədavamlı İR emitentləri üçün istehsal prosesləri yaxşı qurulmuşdur.»

Mikroskop altında yeni kompozit emitent materialın quruluşu.

Həqiqətən, bir termofotovoltaik hüceyrə üçün tələb olunan hafnium və volfram dioksidin miqdarı nisbətən kiçikdir və yeni material bərpa olunan enerji sənayesi üçün ikinci bir külək açmağa kifayət qədər qadirdir.

Click here to preview your posts with PRO themes ››

{sosial}