Ученые научили солнечные панели «потеть», что подняло их КПД на 15-19%
Солнечным панелям, как и людям, тяжело работать на жаре. Ученые из Китая научили их «потеть», чтобы охлаждаться и работать с большей производительностью. Особый гель обеспечил прирост КПД на 19% под открытым небом.
Сегодня в мире вырабатывается свыше 600 ГВт*ч солнечной энергии, обеспечивая 3% мировых потребностей в электричестве. И ее станет в пять раз больше в ближайшее десятилетие, пишет Science. В большинстве случаев панели делают из кремния, который преобразует всего 20% энергии солнца. Остальная энергия в основном превращается в тепло, которое нагревает панели примерно до 40°C.
Проблема в том, что каждый градус выше 25 °C понижает эффективность панелей. В области, где инженеры бьются за каждую 0,1% КПД, даже один процент может дать экономическое преимущество. Его обеспечивает обычная вода. Сегодня многие компании продают системы водного охлаждения солнечных панелей, но эти технологии требуют значительных расходов воды, труб и насосов. И не пригодны в засушливых регионах, пишет Science.
Альтернативный вариант — система сбора воды из атмосферы. За последние годы ученые нашли материалы, способные высасывать влагу из воздуха и конденсировать ее, получая питьевую воду. В частности, хорошие показатели у геля, который впитывает влагу ночью. Он состоит из смеси углеродных нанотрубок с полимерами внутри гидрофильной соли хлорида кальция. Когда днем температура поднимается, гель выделяет влагу.
Исследователи из Политехнического университета Гонконга придумали другое применение для конденсированной воды — охлаждающее вещество для солнечных панелей. Они наложили стандартный кремниевый чип на сантиметровый слой геля. Их идея заключается в том, чтобы днем гель использовал тепло фотоэлемента для испарения жидкости, которую он впитал за ночь. Испаряясь, влага будет охлаждать саму солнечную панель.
Объем геля зависит в основном от относительной влажности. В засушливых регионах с относительной влажностью 35% на один квадратный метр солнечных панелей требуется 1 кг геля. А там, где сыро, всего 0,3 кг на ту же площадь.
В том и другом случае температура солнечной панели падает на 10 °C. А ее производительность возрастает в среднем на 15%. Под открытым небом, когда есть ветер, КПД может подняться и на 19%.
Пока не ясно, как может повести себя гель под дождем, не вымоет ли из него весь хлорид кальция. Исследователи собираются изучить этот вопрос и разработать второе поколение геля.
Еще одна проблема солнечных панелей — пыль, которая существенно влияет на производительность солнечных панелей. Команда ученых из США и Израиля нашла оригинальное решение, позаимствованное у листьев лотоса.
