الخلايا الشمسية الأكثر كفاءة ودائمة ممكنة بفضل الزجاج

الخلايا الشمسية الأكثر كفاءة ودائمة ممكنة بفضل الزجاج

يمكن الوصول بسهولة إلى الخلايا الشمسية ذات التبريد الأطول والأطول كفاءة والأكثر فعالية عن طريق إضافة طبقة رقيقة من الزجاج.

ورقة نشرت اليوم في مجلة على الانترنت بصريات الخطوط العريضة لحل ممكن لتحسين الوصول إلى الطاقة الشمسية.

تعمل الخلايا الشمسية عن طريق تحويل الإشعاع الشمسي إلى طاقة. من خلال هذه العملية ، يتوقع حدوث قدر معين من فقدان الطاقة.

ولكن تضيع كمية هائلة من الطاقة من خلال ارتفاع درجة حرارة الخلايا الشمسية. هذا يحد من قدرة الخلية على إنتاج الكهرباء ويقلل من عمرها.

ضرب الحرارة

فريق البحث من جامعة ستانفورد في كاليفورنيا وجدت أنه عندما طبقة رقيقة من زجاج السيليكا يتم تضمين درجة حرارة التشغيل للخلايا بشكل كبير جزءا لا يتجزأ من الهياكل المخروطية والهرم فوق الجزء العلوي من الخلايا الشمسية السيليكون.

بقيادة البروفيسور في الهندسة الكهربائية Shanhui Fan ، اكتشف الباحثون أن هذه الطبقة من الزجاج تعيد توجيه الحرارة غير المرغوب فيها عبر الغلاف الجوي وفي الفضاء.

من خلال القضاء على الأشعة تحت الحمراء الزائدة ، تبقى الخلايا الشمسية باردة وأكثر كفاءة في تحويل الأشعة الشمسية إلى طاقة.

الخلايا الشمسيةيوضح هذا الرسم كيف تقوم الخلايا الشمسية بتبريد نفسها من خلال رعاية الإشعاع الحراري غير المرغوب فيه. توفر الهياكل الهرمية المصنوعة من زجاج السيليكا قدرة تبريد إشعاعية قصوى. لام تشو / جامعة ستانفورد

يوضح هذا الرسم كيف تقوم الخلايا الشمسية بتبريد نفسها من خلال رعاية الإشعاع الحراري غير المرغوب فيه. توفر الهياكل الهرمية المصنوعة من زجاج السيليكا قدرة تبريد إشعاعية قصوى. لام تشو / جامعة ستانفورد

وقال لينكسياو تشو ، المرشح الرئيسي لدراسة الفيزياء على الورق ، إن الاكتشاف يمكن أن يؤدي إلى تطوير ألواح شمسية أكثر فعالية من حيث التكلفة ، مما يجعلها أفضل بديل للطاقة المتجددة.

وقال تشو "إن خفض درجة حرارة الخلايا الشمسية يؤدي إلى زيادة كفاءة التشغيل".

"علاوة على ذلك ، تؤدي درجة حرارة التشغيل المنخفضة للخلايا الشمسية إلى إطالة العمر الافتراضي بشكل كبير ، وبالتالي تقليل التكلفة المستقرة للطاقة من النظام."

تخفيض الطاقة المهدرة

وفقًا للورقة ، فإن الحد الأعلى لكفاءة تحويل الطاقة لخلية السيليكون الفردية يبلغ حوالي 33.7٪. مع ارتفاع حرارة الخلية ، تنخفض هذه الكفاءة - حوالي نصف في المائة لكل زيادة درجة واحدة في درجة الحرارة.

تكاليف الطرق النشطة لتبريد الخلايا الشمسية - مثل التهوية أو المبردات السائلة - تفوق الفوائد. حتى الآن لم يتم حل فقدان الكفاءة من خلال ارتفاع درجة الحرارة.

تعمل هذه الطريقة السلبية عن طريق استخدام أطوال موجية مختلفة من الإشعاع الشمسي. إن الضوء المرئي في الطيف هو الأفضل في حمل الطاقة ، بينما تحمل الأشعة تحت الحمراء مزيدًا من الحرارة.

حسب الباحثون أنه "بإبعاد" الأشعة تحت الحمراء باستخدام زجاج السيليكا ، تنخفض الحرارة دون التأثير سلبًا على كمية الضوء المرئي التي يمكن للخلايا الشمسية امتصاصها.

وقال البروفيسور فان: "لقد توصلنا إلى تصميم مثالي يتكون من أهرامات السيليكا المجهرية".

"[هذا] يعمل على زيادة قوة التبريد عبر آلية التبريد الإشعاعي ، مع الحفاظ على الشفافية عند الأطوال الموجية للإشعاع الشمسي."

الجامعة الوطنية الاسترالية أندرو بليكرز قال أنه في حين أن مؤلفي هذه الدراسة لديهم أساس نظري سليم ، من غير المرجح أن يكون هذا النموذج ممكنًا في العالم الحقيقي.

"لسوء الحظ ، فإن المقارنات في الورقة هي بين الهياكل الخاصة والخلايا الشمسية العارية ، وليس مع الخلايا المغلفة [و] الخلايا الشمسية العارية لا يتم نشرها في هذا المجال" ، قال بيكرز ، وهو مدير مركز أنظمة الطاقة المستدامة. (CECS) في ANU.

"يحتوي الهيكل الزجاجي القياسي على العديد من الوظائف بما في ذلك المتانة ، مقاومة الخدش ، القوة الهيكلية ، مقاومة دخول الرطوبة ، التصاق EVA / سيليكون.

"يجب ترك الطبقة الفوقية الزجاجية لأنها تسبب الكثير من الامتصاص الطفيلي للإشعاع الحراري - يجب استبداله بالركيزة لجعل الوحدة تدعم نفسها بنفسها."

أستاذ مشارك بن باول من جامعة كوينزلاند قال إنه في حين أن هذا النهج يمثل احتمالًا مثيرًا ، إلا أن التكلفة قد تفوق الفوائد.

وقال الفيزيائي: "إذا لم يكن بالإمكان تصنيعه بثمن بخس ، فإن الكهرباء الإضافية المكتسبة من مكاسب الكفاءة والتكلفة الموفرة لاستبدال الخلايا الشمسية لن تدفع مقابل الطلاء - وفي هذه الحالة لن يهتم أحد باستخدامه". .

"إنها فكرة أنيقة واعدة للغاية ، ولكن هناك طريق طويل لنقطعه قبل أن تجده على سطح منزلك."

على الرغم من هذا ، فإن مؤلفي الورقة واثقون من أن التطور المستقبلي ممكن. وفقا ل Linxiao تشو فإن الخطوة التالية هي تطبيق هذا البحث على التطبيقات العملية.

وقال "لقد قمنا بالتحقق من صحة هذا التصميم من خلال طرق عددية دقيقة للغاية ونعمل الآن على عرض النماذج الأولية التجريبية".

المحادثةتم نشر هذه المقالة في الأصل المحادثة. إقرأ ال المقال الأصلي.

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeiwhihuiditjakomsnofaplptruesswsvthtrukurvi

اتبع InnerSelf على

الفيسبوك أيقونةتويتر أيقونةرمز youtubeرمز الانستغرامرمز pintrestأيقونة آر إس إس

 احصل على آخر عبر البريد الإلكتروني

مجلة أسبوعية يوميا الإلهام

أحدث الفيديوهات

بدأت الهجرة المناخية الكبرى
بدأت الهجرة المناخية الكبرى
by معلن
تجبر أزمة المناخ الآلاف حول العالم على الفرار حيث أصبحت منازلهم غير صالحة للسكن بشكل متزايد.
آخر عصر جليدي يخبرنا لماذا نحتاج إلى الاهتمام بتغير 2 في درجة الحرارة
آخر عصر جليدي يخبرنا لماذا نحتاج إلى الاهتمام بتغير 2 في درجة الحرارة
by آلان وليامز ، وآخرون
يذكر أحدث تقرير صادر عن الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (IPCC) أنه بدون انخفاض كبير ...
ظلت الأرض صالحة للسكنى لمليارات السنين - بالضبط ما مدى حظنا؟
ظلت الأرض صالحة للسكنى لمليارات السنين - بالضبط ما مدى حظنا؟
by توبي تيريل
استغرق التطور 3 أو 4 بلايين سنة لإنتاج الإنسان العاقل Homo sapiens. إذا كان المناخ قد فشل مرة واحدة فقط في ذلك ...
كيف يمكن لرسم خرائط الطقس قبل 12,000 عام أن يساعد في التنبؤ بتغير المناخ في المستقبل
كيف يمكن لرسم خرائط الطقس قبل 12,000 عام أن يساعد في التنبؤ بتغير المناخ في المستقبل
by برايس ريا
تميزت نهاية العصر الجليدي الأخير ، منذ حوالي 12,000 عام ، بمرحلة باردة نهائية تسمى أصغر درياس. ...
من المقرر أن ينخفض ​​بحر قزوين بمقدار 9 أمتار أو أكثر هذا القرن
من المقرر أن ينخفض ​​بحر قزوين بمقدار 9 أمتار أو أكثر هذا القرن
by فرانك ويسلينج وماتيو لاتوادا
تخيل أنك على الساحل وتطل على البحر. أمامك 100 متر من الرمال القاحلة التي تبدو وكأنها ...
كانت كوكب الزهرة شبيهة بالأرض مرة أخرى ، لكن تغير المناخ جعلها غير صالحة للسكن
كانت كوكب الزهرة شبيهة بالأرض مرة أخرى ، لكن تغير المناخ جعلها غير صالحة للسكن
by ريتشارد ارنست
يمكننا تعلم الكثير عن تغير المناخ من كوكب الزهرة ، كوكبنا الشقيق. تبلغ درجة حرارة سطح الزهرة حاليًا ...
خمسة معتقدات مناخية: دورة مكثفة في التضليل المناخي
المعتقدات المناخية الخمسة: دورة مكثفة في التضليل المناخي
by جون كوك
هذا الفيديو عبارة عن دورة تدريبية مكثفة في المعلومات الخاطئة عن المناخ ، ويلخص الحجج الرئيسية المستخدمة للتشكيك في الواقع ...
لم يكن القطب الشمالي دافئًا على هذا النحو لمدة 3 ملايين عام وهذا يعني تغييرات كبيرة للكوكب
لم يكن القطب الشمالي دافئًا على هذا النحو لمدة 3 ملايين عام وهذا يعني تغييرات كبيرة للكوكب
by جولي بريغهام جريت وستيف بيتش
في كل عام ، يتقلص الغطاء الجليدي البحري في المحيط المتجمد الشمالي إلى نقطة منخفضة في منتصف سبتمبر. هذا العام يقيس 1.44 فقط ...

أحدث المقالات

الطاقة الخضراء 2 3
أربع فرص للهيدروجين الأخضر للغرب الأوسط
by كريستيان تاي
لتجنب أزمة المناخ ، سيحتاج الغرب الأوسط ، مثل بقية البلاد ، إلى إزالة الكربون من اقتصادها بالكامل عن طريق ...
ug83qrfw
حاجز رئيسي أمام طلب الاستجابة يحتاج إلى إنهاء
by جون مور على الأرض
إذا فعل المنظمون الفيدراليون الشيء الصحيح ، فقد يتمكن عملاء الكهرباء في الغرب الأوسط قريبًا من كسب المال بينما ...
الأشجار للزراعة من أجل المناخ 2
ازرع هذه الأشجار لتحسين حياة المدينة
by مايك وليامز رايس
توصلت دراسة جديدة إلى أن أشجار البلوط الحية والجميز الأمريكي أبطال من بين 17 "شجرة خارقة" من شأنها أن تساعد في جعل المدن ...
قاع البحر الشمالي
لماذا يجب أن نفهم جيولوجيا قاع البحار لتسخير الرياح
by ناتاشا بارلو ، أستاذ مشارك في التغيير البيئي الرباعي ، جامعة ليدز
بالنسبة إلى أي بلد ينعم بسهولة الوصول إلى بحر الشمال الضحل والرياح ، ستكون الرياح البحرية مفتاحًا للالتقاء بشبكة ...
3 دروس حرائق الغابات لمدن الغابات بينما دمر ديكسي فاير مدينة جرينفيل التاريخية ، كاليفورنيا
3 دروس حرائق الغابات لمدن الغابات بينما دمر ديكسي فاير مدينة جرينفيل التاريخية ، كاليفورنيا
by بارت جونسون ، أستاذ هندسة المناظر الطبيعية ، جامعة أوريغون
اجتاح حريق هائل في غابة جبلية حارة وجافة مدينة جولد راش في جرينفيل ، كاليفورنيا ، في 4 أغسطس ، ...
يمكن للصين تحقيق أهداف الطاقة والمناخ التي تحد من طاقة الفحم
يمكن للصين تحقيق أهداف الطاقة والمناخ التي تحد من طاقة الفحم
by ألفين لين
في قمة المناخ للزعيم في أبريل ، تعهد شي جين بينغ بأن الصين "ستسيطر بصرامة على الطاقة التي تعمل بالفحم ...
المياه الزرقاء محاطة بالعشب الأبيض الميت
خريطة تتتبع 30 عامًا من الذوبان الشديد للثلوج في جميع أنحاء الولايات المتحدة
by ميكايلا ميس أريزونا
توضح خريطة جديدة لأحداث ذوبان الجليد الشديد على مدى الثلاثين عامًا الماضية العمليات التي تؤدي إلى الذوبان السريع.
طائرة تسقط مثبطات حريق حمراء على حريق غابة بينما ينظر رجال الإطفاء المتوقفون على طول الطريق إلى السماء البرتقالية
يتوقع النموذج اندلاع حرائق الغابات لمدة 10 سنوات ، ثم انخفاض تدريجي
by هانا هيكي يو. واشنطن
تتنبأ نظرة على مستقبل حرائق الغابات على المدى الطويل بحدوث انفجار أولي لنشاط حرائق الغابات لمدة عقد تقريبًا ، ...

 احصل على آخر عبر البريد الإلكتروني

مجلة أسبوعية يوميا الإلهام

مواقف جديدة - إمكانيات جديدة

InnerSelf.comClimateImpactNews.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholisticPolitics.com | InnerSelf سوق
حقوق التأليف والنشر © 1985 - 2021 إينيرسيلف المنشورات. كل الحقوق محفوظة.