Ученые из Университета г. Милан-Бикокка, Рим Тор Вергата и Массачусетский технологический институт изготовили «электрически разделенное термоэлектрическое гибридное устройство» (HTEPV), которое может рекуперировать отходящее тепло фотоэлектрического блока и производить дополнительную энергию из солнечных элементов.
Кремниевые солнечные элементы доминируют на рынке фотоэлектрических систем благодаря своей высокой эффективности и низкой стоимости. Однако они чувствительны к температуре. Это может привести к значительным потерям энергии в течение срока службы солнечных панелей. Они могут потерять до 20% своей эффективности при комнатной температуре из-за колебаний температуры. В последнее время «горячей» темой является гибридизация с термоэлектрическими генераторами (ТЭГ). Почему? В системах HTEPV термоэлектрический генератор TEG может восстанавливать тепло, потерянное от солнечных элементов, для производства дополнительной энергии и повышения общей эффективности устройства.
Системы HTEPV были предметом многочисленных исследований и обзоров. Однако в целом они считаются очень дешевыми и не пригодными для повышения эффективности фотоэлектрических систем. В конечном итоге исследователи выбрали для этого эксперимента три разных типа солнечных систем. Который? Перовскит, фосфид индия-галлия (GaInP) и аморфный кремний (a-Si).
Как изготавливается гибридная система HTEPV?
Гибридная система солнечных элементов состоит из нагревательной пластины TEG al, изготовленной по индивидуальному заказу. теллурид висмута. Эта пластина находится в тепловом контакте с задней частью перовскитного солнечного элемента (с площадью поверхности 1 см²), на котором используется слой термопасты без силикона. Эти два блока фактически термически связаны, но электрически разделены.
Коробка для ботаников
Затем холодную сторону ТЭГ прикрепили термопастой ко дну вакуумной камеры. Его температура контролировалась с помощью термопары К-типа для конечного гибридного устройства. Команда также проверила температуру дна камеры. Для этого они использовали контур рассеивания жидкости, питаемый от холодильника с регулируемой температурой. Солнечные элементы находились в тепловом контакте с верхним электродом ТЭГ со слоем термопасты и термопарой К, расположенной между горячим электродом и нижней частью солнечного элемента. Кривые JV были записаны с помощью источника Keithley 2440, управляемого программой LabView.
Испытания солнечных элементов
Затем исследователи провели тесты, чтобы определить эффект. энергичный оптической концентрации на температурную чувствительность. Команда постоянно измеряла входную мощность солнечного симулятора и корректировала ее с помощью эталонных кремниевых солнечных элементов. Затем он применил маску из нержавеющей стали с известными площадями, чтобы точно оценить плотность входной мощности.
Перовскиты показали повышение эффективности более чем на 2% при всех оптических концентрациях.
Исследователи подтвердили эти улучшения для корпуса солнечного элемента из перовскита. Для них они обнаружили, что наибольший выигрыш достигается при нормальных рабочих температурах обычных фотоэлектрических элементов. Недавно команда из Университет Брауна утверждал, что разработал молекулярный клей, который повышает эффективность перовскитных солнечных элементов. Ранее исследователи из Кванджу институт науки и техники, Южная Корея, разработали новый метод повышения эффективности перовскитных солнечных элементов с помощью ионов.
Над этим стоит работать: «термоэлектрическая» гибридизация солнечных батарей работает и повышение их эффективности – это всегда хорошо и правильно.
