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 omogućavaju panelima da vertikalno sjede na zemlji ili krovovima, pa čak i vodoravno kao nadstrešnica benzinske pumpe, ali nije poznato koliko bi električne energije na ovim panelima u konačnici mogli proizvesti ili novca koji bi mogli uštedjeti.
Nova termodinamička formula otkriva da dvofazne ćelije koje čine dvostrane ploče proizvode 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 Univerziteta Purdue može se koristiti za izračunavanje najviše električne energije koju bifacijalne solarne ćelije mogu proizvesti u različitim okruženjima, kao što je definisano termodinamičkom granicom.
"Formula uključuje samo jednostavan trokut, ali destilacija izuzetno kompliciranog fizičkog problema do ove elegantno jednostavne formulacije potrebna je godinama modeliranja i istraživanja. Ovaj trokut će pomoći kompanijama da donose bolje odluke o ulaganjima u solarne ćelije nove generacije i smisle kako da dizajniraju one će biti efikasnije ", rekao je Muhammad" Ashraf "Alam, profesor elektrotehničkog i računarskog inženjerstva Jai N. Gupta iz Purduea.
U radu objavljenom u stručnom časopisu Proceedings of the National Academy of Sciences, Alam i suautor Ryyan Khan, koji je sada docent na Univerzitetu East West u Bangladešu, takođe pokazuju kako se formula može koristiti za proračun termodinamičkih granica svih solarnih ćelija razvijenih u poslednjih 50 godina. Ovi rezultati mogu se generalizirati u tehnologiju koja će se vjerojatno razviti u sljedećih 20 do 30 godina.
Nada je da bi ovi proračuni pomogli solarnim farmama da u potpunosti iskoriste dvofazne ćelije ranije u svojoj upotrebi.
„Trebalo je gotovo 50 godina da se monofacijalne ćelije pojave na terenu na isplativ način“, rekao je Alam. "Tehnologija je bila izuzetno uspješna, ali sada znamo da više ne možemo značajno povećati njihovu efikasnost ili smanjiti troškove. Naša formula će voditi i ubrzati razvoj dvofazne tehnologije u bržim vremenskim razmjerima."
Časopis je možda matematički uredio upravo na vrijeme: stručnjaci procjenjuju da će do 2030. dvofazne solarne ćelije predstavljati 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 efikasnosti monofacijalne solarne ćelije. Ta maksimalna tačka, ili termodinamička granica, može se prepoznati na dolje nagnutom grafikonu koji tvori oblik trokuta.
Formula pokazuje da se porast efikasnosti dvofaznih solarnih ćelija povećava svjetlom odbijenom od površine. Na primjer, značajno se više energije pretvara iz svjetlosti reflektirane od betona, u odnosu na površinu sa vegetacijom.
Istraživači koriste formulu kako bi preporučili bolje dvofazni dizajn za ploče na poljoprivrednim površinama i prozore zgrada u naseljenim gradovima. Prozirni, dvostrani paneli omogućavaju proizvodnju 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 bifacijalnih ćelija manipuliranjem brojem granica između poluvodičkih materijala, nazvanih spojnice, koje olakšavaju protok električne energije. Bifacijalne ćelije sa jednostranim spojnicama pružaju najveće povećanje efikasnosti u odnosu na monofacijalne ćelije.
"Relativni dobitak je mali, ali apsolutni dobitak je značajan. Gubite početnu relativnu korist kako povećavate broj spojeva, ali apsolutni dobitak i dalje raste", rekao je Khan.
Formula, detaljno opisana u radu, temeljno je potvrđena i spremna je za kompanije da je koriste dok odlučuju kako dizajnirati dvofazne ćelije.
