Энергия, доступная от солнечного света, в 10 000 раз больше, чем требуется для удовлетворения мировых потребностей. Солнечный свет имеет два основных свойства, которые полезны при проектировании систем возобновляемой энергии:

  1. Количество энергии, падающее на фиксированную область, например, на землю или крышу человека. Оно зависит от времени суток и сезона.
  2. Цвета или спектр солнечного света.

Один из способов улавливать солнечную энергию – использовать солнечные элементы, которые напрямую превращают солнечный свет в электричество. В солнечных модулях, подобных тем, которые люди размещают на крыше, многие элементы собраны на жёсткой панели, соединены друг с другом, герметизированы и покрыты защитным стеклом. Этот элемент лучше всего работает, когда на него падает солнечный свет определённых цветов и когда вся площадь покрыта фотоэлементами. Однако для соединения ячеек требуется некоторая площадь панели, а форма солнечного элемента может не позволить всей оставшейся площади панели собирать солнечный свет. Эти эффекты делают панель менее эффективной, чем она могла бы быть. Улавливание как можно большего количества солнечного света на солнечной панели имеет решающее значение для эффективного использования солнечной энергии.

Исследователи из Университета Аризоны недавно разработали инновационный метод улавливания неиспользованной солнечной энергии, которая освещает солнечную панель. Как сообщается в Journal of Photonics for Energy (JPE), они создали специальные голограммы, которые можно легко вставить в корпус солнечной панели. Каждая голограмма разделяет цвета солнечного света и направляет их на солнечные элементы внутри панели. Этот метод может увеличить количество солнечной энергии, преобразуемой в течение года, примерно на 5%. Это снизит стоимость и количество солнечных панелей, необходимых для питания дома, города или страны.

Исследование проводилось при поддержке Центра инженерных исследований QESST, который спонсируется Национальным научным фондом США и Министерством энергетики США для решения проблемы преобразования производства электроэнергии для устойчивого удовлетворения растущих потребностей в энергии.

Низкая стоимость, экологичный дизайн

Разработанный аспирантом Цзянбо Чжао под руководством Раймонда К. Костука, профессора электротехники, компьютерной инженерии и оптики, и в сотрудничестве с другим аспирантом Бенджамином Крайслером, голографический светоприёмник сочетает в себе недорогой голографический оптический элемент с диффузором. Оптический элемент расположен симметрично в центре фотоэлектрического модуля для получения максимально эффективного сбора света.

Команда вычислила ежегодное улучшение выработки энергии для Тусона, штат Аризона, и представила воспроизводимый метод оценки эффективности сбора энергии голографическим светоприёмником в зависимости от углов солнечного света в разное время дня, в разное время года и в разном географическом местрорасположении.

По словам главного редактора JPE Шона Шахина из Университета Колорадо в Боулдере, новый элемент и связанный с ним метод заслуживают особого внимания, потому что они недорогие, масштабируемые, а также эффективные: «Увеличение годового выхода солнечной энергии примерно на 5%. Эта технология может иметь большое влияние при масштабировании даже до небольшой доли из 100 гигаватт фотоэлектрических систем, установленных во всем мире. Команда профессора Костука продемонстрировала свой голографический подход с помощью недорогого материала на основе желатина, который легко производится в больших объемах. И хотя желатин обычно получают из животного коллагена, прогресс в лабораторных версиях сделал вероятным, что синтетические альтернативы можно будет использовать в больших масштабах».

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *