Вчені з Китайської академії наук та Цзиліньського педагогічного університету запропонували новий спосіб підвищення ефективності перовськітних сонячних елементів. Замість традиційної плоскої поверхні дослідники використали напівсферичну конструкцію зі спеціальним мікрорельєфом, який допомагає вловлювати більше сонячного світла. Результати комп’ютерного моделювання показали, що така структура може значно зменшити втрати енергії, коли сонячні промені падають на панель під кутом.
Як повідомляє видання PV Magazine, дослідження опубліковане в науковому журналі Solar Energy. Його автори зосередилися на одній із проблем сучасних сонячних панелей: ефективність перетворення світла на електроенергію залежить від положення Сонця. Вранці та ввечері, коли промені падають під гострішим кутом, частина світла відбивається від поверхні, через що виробництво електроенергії знижується.
Нова поверхня поглинає понад 95% світла
В основі розробки лежить перовськітний сонячний елемент із напівсферичною структурою та текстурованою поверхнею у формі заокруглених конусів. Завдяки особливій геометрії світло розсіюється в різних напрямках і довше залишається всередині світлопоглинального шару. Це дозволяє ефективніше використовувати сонячне випромінювання навіть тоді, коли його напрямок змінюється.
Додайте GSMinfo до джерел у Google News Щоб бачити наші публікації у своїй стрічці новинКомп’ютерне моделювання показало, що нова конструкція здатна поглинати понад 95% світла в діапазоні довжин хвиль від 300 до 800 нанометрів за кутів падіння від 0 до 50 градусів. При цьому середня щільність фотоструму досягла 25,47 мА/см². Для порівняння, аналогічний елемент із гладкою напівсферичною поверхнею продемонстрував 24,03 мА/см², а традиційна плоска конструкція — лише 22,52 мА/см².
Таким чином, приріст щільності фотоструму порівняно з плоским елементом становив приблизно 13%. Середня максимальна вихідна потужність нової конструкції досягла 28,25 мВт/см². Водночас показник поглинання понад 95% не означає, що сонячний елемент перетворює таку саму частку світлової енергії на електрику. Частина поглинутої енергії все одно втрачається під час фізичних процесів усередині матеріалу.
Чи з’являться такі сонячні панелі у продажу
Головна перевага запропонованої технології полягає в можливості стабільніше виробляти електроенергію без постійного повертання панелей у напрямку Сонця. Нині для цього на великих сонячних електростанціях використовують спеціальні механізми стеження, які підвищують вартість обладнання та потребують додаткового обслуговування. Якщо нова конструкція підтвердить свою ефективність на практиці, вона може зменшити залежність сонячних установок від таких систем.
Проте до комерційного використання технології ще далеко. Поки всі результати отримані виключно за допомогою комп’ютерного моделювання, а фізичного прототипу з підтвердженими характеристиками дослідники не представили. Наступним кроком стане виготовлення реальних сонячних елементів, перевірка їхньої довговічності та оцінка ефективності за різних погодних умов.
Окремим питанням залишається вартість виробництва складної текстурованої поверхні. Навіть якщо вона забезпечує краще поглинання світла, технологія повинна бути достатньо дешевою та придатною для масового випуску. Лише після таких випробувань стане зрозуміло, чи зможе розробка знайти застосування у звичайних сонячних панелях для будинків та великих електростанцій.
