Солнечные панели открывают огромный потенциал для того, чтобы отучить людей от электроэнергии, вырабатываемой из угля. Инновация, созданная учеными, более чем вдвое увеличивает количество света, улавливаемого обычными солнечными панелями.
В новом исследовании группа ученых из Великобритании, Португалии и Бразилии обнаружила, что гравировка поверхности из линий решетки в шахматном порядке на фотоэлектрических панелях может увеличить ток, генерируемый кристаллическим кремнием (c-Si), до 125%.
Наши исследования показывают, что наша идея на самом деле конкурирует с улучшением поглощения более сложных конструкций, одновременно поглощая больше света глубже в плоскости и меньше света вблизи самой поверхностной структуры.
Кристиан Шустер, Йоркский университет.
Это огромный шаг вперед: на сегодняшний день аналогичные попытки с использованием простых сеточных графиков дали лишь незначительный прирост в поглощении солнечного света.
Подробности сюжета
Даже очень простые изменения технологии существующих фотоэлектрических панелей могут значительно увеличить нашу способность собирать энергию солнца.
В чем секрет текстуры, выгравированной на фотоэлектрических панелях?
Исследователи не рассматривали новые конструкции конструкций, основанные на естественных текстурах или вычислительных алгоритмах. Вместо этого они сосредоточились на том, какие модели были оптимизированы только для двух вещей: распространение e дифракция солнечного света.
Их цель заключалась в том, чтобы солнечный элемент поглощал больше энергии, улавливая больше солнечного света и отражая его как можно меньше.
«Почти» случайная структура
Экспериментальное моделирование показывает, что линии решетки, расположенные в простой, почти случайной, периодической структуре, значительно оптимизируют производительность.
В одном тесте команда смоделировала характеристики шахматной доски, состоящей из пластины кристаллического кремния толщиной всего 1 микрометр (во много раз тоньше шелковой нити паука), и сравнила ее с другими типами дизайн фотоэлектрических панелей. Среди вариантов, простая плоская ячейка, вертикальные линии решетки, поперечные линии и другие.
Самый захватывающий сюжет
Результаты показали, что шахматная доска со случайным вращением ее повторяющихся элементов генерирует больше тока, чем любая другая рамка, и генерирует примерно на 125% больше, чем обычная фотоэлектрическая панель без конструкции сетки.
Из-за присущей ей простоты шахматную конструкцию проще производить в промышленном масштабе, а также она более надежна, чем другие более сложные модели солнечных элементов.
Эта конструкция открывает потенциал для дальнейшей интеграции фотоэлектрических панелей в более тонкие и гибкие материалы. Это создаст больше возможностей для использования солнечной энергии в большем количестве продуктов.
Это не шутка: рентабельность ресурсов, используемых для производства солнечных элементов, может возрасти в 10 раз.
В принципе, при том же количестве абсорбирующего материала у нас будет в 10 раз больше солнечной энергии. Фотоэлектрические панели, которые в десять раз тоньше, позволят быстро расширить фотоэлектрические системы. Прежде всего, они могут увеличить производство солнечной электроэнергии и значительно снизить углеродный след.
