Izvor: sciencedaily
Većina današnjih solarnih panela hvata sunčevu svjetlost i pretvara je u električnu energiju samo sa strane okrenute prema nebu. Ako tamna donja strana solarnog panela također može pretvoriti sunčevu svjetlost odraženu od zemlje, može se proizvesti još više električne energije.
Dvostrane solarne ćelije već omogućuju panelima da sjede vertikalno na zemlji ili krovovima, pa čak i vodoravno kao nadstrešnica benzinske postaje, ali nije točno poznato koliko električne energije na kraju mogu proizvesti ili novci koji mogu uštedjeti.
Nova termodinamička formula otkriva da dvofazne ćelije koje čine dvostrane ploče generiraju u prosjeku 15% do 20% više sunčeve svjetlosti električne energije od monofacijalnih ćelija današnjih jednostranih solarnih panela, uzimajući u obzir različite terene poput trave, pijeska i dr. beton i prljavština.
Formula koju su razvila dva fizičara sa sveučilišta Purdue može se upotrijebiti za izračunavanje najviše električne energije koju bifacijalne solarne ćelije mogu proizvesti u različitim okruženjima, što je određeno termodinamičkom granicom.
"Formula uključuje samo jednostavan trokut, ali destilacija izuzetno kompliciranog problema fizike prema ovoj elegantno jednostavnoj formulaciji potrebna je godinama modeliranja i istraživanja. Ovaj trokut će pomoći tvrtkama donijeti bolje odluke o ulaganjima u solarne ćelije nove generacije i smisliti kako dizajnirati oni će biti učinkovitiji ", rekao je Muhammad" Ashraf "Alam, Purdueov Jai N. Gupta profesor elektrotehnike i računalnog inženjerstva.
U radu objavljenom u Proceedings of the National Academy of Sciences, Alam i suautor Ryyan Khan, sada docent na Sveučilištu East West u Bangladešu, također pokazuju kako se formula može koristiti za izračun termodinamičkih granica svih solarnih ćelija razvijenih u zadnjih 50 godina. Ti se rezultati mogu generalizirati na tehnologiju koja će se vjerojatno razviti u sljedećih 20 do 30 godina.
Nadam se da bi ovi proračuni pomogli solarnim farmama da u potpunosti iskoriste dvofacijalne stanice ranije u svojoj upotrebi.
"Trebalo je gotovo 50 godina da se monofacijalne stanice pojave na terenu isplativo", rekao je Alam. "Tehnologija je bila izuzetno uspješna, ali sada znamo da više ne možemo značajno povećati njihovu učinkovitost ili smanjiti troškove. Naša formula će voditi i ubrzati razvoj dvofazne tehnologije u bržim vremenskim razmjerima."
Časopis je možda postigao pravovremeni rješavanje matematike: stručnjaci procjenjuju da će do 2030. dvofazne solarne ćelije činiti gotovo polovinu tržišnog udjela solarnih panela u svijetu.
Alamov pristup nazvan je "Shockley-Queisser trokut", budući da se temelji na predviđanjima istraživača Williama Shockleyja i Hans-Joachima Queissera o maksimalnoj teorijskoj učinkovitosti monofacijalne solarne ćelije. Ta se maksimalna točka, ili termodinamička granica, može prepoznati na grafici kosog praga prema dolje koji tvori oblik trokuta.
Formula pokazuje da se porast učinkovitosti dvofacijalnih solarnih ćelija povećava svjetlom odbijenom od površine. Na primjer, značajno se više energije pretvara iz svjetlosti reflektirane od betona, u odnosu na površinu s vegetacijom.
Istraživači koriste formulu kako bi preporučili bolje dvofazne dizajne za ploče na poljoprivrednim površinama i prozore zgrada u naseljenim gradovima. Prozirni, dvostrani paneli omogućuju generiranje solarne energije na poljoprivrednim površinama bez lijevanja sjene koja bi blokirala proizvodnju usjeva. U međuvremenu, stvaranje dvofaznih prozora za zgrade pomoglo bi gradovima da koriste više obnovljive energije.
U radu se također preporučuju načini za maksimiziranje potencijala dvofaznih ćelija manipuliranjem brojem granica između poluvodičkih materijala, nazvanih spojnice, koje olakšavaju protok električne energije. Dvofacijalne stanice s jednostrukim spajanjem pružaju najveće povećanje učinkovitosti u odnosu na monofacijalne stanice.
"Relativni dobitak je mali, ali apsolutni dobitak je značajan. Gubite početnu relativnu korist kako povećavate broj čvorova, ali apsolutni dobitak i dalje raste", rekao je Khan.
Formula, detaljno opisana u radu, temeljito je potvrđena i spremna je za tvrtke kada odlučuju kako dizajnirati dvofazne ćelije.
