Большинство современных солнечных панелей захвата солнечного света и преобразования его в электричество только со стороны, обращенной к небу. Если темная сторона солнечной панели также может конвертировать солнечный свет, отраженный от Земли, еще больше энергии может быть создан.
Двухсторонние солнечные батареи уже позволяет панели, чтобы сидеть вертикально на земле или крыше, и даже горизонтально как навес заправочной станции, но не было точно известно, сколько электроэнергии эти панели могли в конечном счете приносить или деньги, они могли бы спасти.
Новая термодинамическая формула показывает, что двуликий клетки составления двухстороннего панели генерируют в среднем 15% до 20% больше солнечного света в электричество, чем monofacial клеток сегодняшней однобокой солнечных панелей, учитывая различные ландшафты, такие как трава, песок, бетон и грязь.
Формула, разработанная два Университета Пердью физики, может быть использован для расчета в минутах наибольшее количество электроэнергии, что двусторонние солнечные элементы могут генерировать в различных условиях, как определено ограничение термодинамики.
«Формула включает в себя только простой треугольник, но перегонки крайне сложная задача по физике в элегантно простой формулировке потребовались годы моделирования и исследования. Этот треугольник поможет компаниям принимать более обоснованные решения по инвестициям в следующего поколения солнечных батарей и выяснить, как проектировать их, чтобы быть более эффективными», — сказал Мухаммад «Ашраф» Алам Пардью Джай Н. Гупта, профессор электротехники и вычислительной техники.
В статье, опубликованной в Трудах Национальной академии наук, Алам и соавтор Ryyan Хана, ныне доцент восточно-западного университета в Бангладеш, а также показать, как эта формула может быть использована для расчета термодинамических ограничений всех солнечных батарей, разработанных за последние 50 лет. Эти результаты можно обобщить на технологии, вероятно, будут разработаны в течение следующих 20 до 30 лет.
Мы надеемся, что эти расчеты помогут солнечные фермы в полной мере воспользоваться двуликий клеток ранее в их использовании.
«Потребовалось почти 50 лет для monofacial клетки в области в экономически эффективным способом», — сказал Алам. «Эта технология была весьма успешной, но мы теперь знаем, что мы не можем значительно больше повысить их эффективность и снизить стоимость. Наша формула будет направлять и ускорять развитие технологий двуликий на более быстром масштабе времени».
Бумага могла попасть в математике поселились как раз вовремя: по оценкам экспертов, к 2030 году двусторонние солнечные батареи будет приходиться почти половина рынка для солнечных панелей по всему миру.
Подход Алам называется «Шокли-Квайссер треугольника», поскольку он опирается на предсказания, сделанные учеными Уильямом Шокли и Ханс-Йоахим Квайссер на максимальный теоретический КПД monofacial солнечных батарей. Это максимальная точка, или термодинамическому пределу, могут быть определены по наклонной линии графика вниз, которая образует форму треугольника.
Из формулы видно, что прирост эффективности двуликий увеличивает солнечных батарей с света, отраженного от поверхности. Значительно больше энергии будет преобразована из света, отраженного от бетона, например, по сравнению с поверхности растительности.
Исследователи использовать формулу рекомендовать лучше двуликий конструкции для панелей на полях и окнах зданий в густонаселенных городах. Прозрачный, двухсторонний панели позволяют солнечной энергии будет создан на сельскохозяйственных угодьях, не отбрасывая тени, которые блокируют растениеводство. Между тем, создание двуликий окон для зданий поможет городам, чтобы использовать больше возобновляемой энергии.
В документе также рекомендует способы максимизировать потенциал двуликий клеток, манипулируя количество границ между полупроводниковых материалов, называемый развязок, которые облегчают подачу электричества. Двуликий клеток с одиночным Спаи обеспечивают наибольший прирост эффективности по отношению к monofacial клеток.
«Относительный прирост небольшой, но абсолютный прирост является существенным. Вы теряете первоначальную относительного преимущества по мере увеличения количества перекрестков, но абсолютный прирост продолжает расти», — сказал Хан.
Формула, об этом говорится в документе, была тщательно проверена и готова для компаний, чтобы использовать, как они решают, как дизайн двуликий клеток.
Это исследование было частично поддержана Национальным научным фондом под 1724728.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!