سیستم های خورشیدی جدید رکورد را شکست

رکوردها جدید سیستم های خورشیدی 

بو ژائو(استاد دانشگاه هیوستون) در مورد نوع جدیدی از سیستم برداشت انرژی خورشیدی به نام ترموفوتوولتائیک (STPV) گزارش می دهد که رکورد کارایی تمام فناوری های موجود را می شکند. و کم اهمیت نیست، راه استفاده از انرژی خورشیدی 24/7 را باز می کند.سلول‌های فتوولتائیک که مستقیماً نور خورشید را به انرژی تبدیل می‌کنند، پیشرفت زیادی کرده‌اند. با این حال، با وجود تمام تحقیقات، تاریخ و علم پشت آن، محدودیت‌هایی برای برداشت و استفاده از انرژی خورشیدی وجود دارد زیرا تولید آن فقط به نور روز محدود می‌شود.
وی به جستجوی تاریخی خود ادامه می دهد و در مورد نوع جدیدی از سیستم برداشت انرژی خورشیدی گزارش می دهد که رکورد بهره وری همه فناوری های موجود را می شکند. و کم اهمیت نیست، راه استفاده از انرژی خورشیدی 24/7 را باز می کند.
ژائو گفت: "با معماری ما، راندمان برداشت انرژی خورشیدی را می توان تا حد ترمودینامیکی بهبود بخشید." ژائو، کالسی، استادیار مهندسی مکانیک و دانشجوی دکترای وی سینا جعفری قلعه‌کونه، نتایجی را در مجله Physical Review Applied گزارش کردند. حد ترمودینامیکی حداکثر مطلق بازدهی تبدیل نور خورشید به الکتریسیته است.
ترموفوتوولتائیک های خورشیدی سنتی برای بهره وری بهتر بر روی یک لایه میانی تکیه دارند تا نور خورشید را متناسب کنند. قسمت جلوی لایه میانی (سمت رو به خورشید) طوری طراحی شده است که تمام فوتون های وارد شده از خورشید را جذب کند. به این ترتیب انرژی خورشیدی به انرژی حرارتی لایه میانی تبدیل شده و دمای لایه میانی را افزایش می دهد.اما حد بازده ترمودینامیکی STPV ها، که مدت هاست حد جسم سیاه (4/85 درصد) شناخته شده است، هنوز به مراتب کمتر از حد لندسبرگ (3/93 درصد)، یعنی حد نهایی بازده برای برداشت انرژی خورشیدی است.
ژائو توضیح داد: «در این کار، ما نشان می‌دهیم که کسری بازده ناشی از انتشار غیرقابل اجتناب لایه میانی به سمت خورشید است که در نتیجه واکنش متقابل سیستم ایجاد می‌شود. ما سیستم های غیر متقابل STPV را پیشنهاد می کنیم که از یک لایه میانی با خواص تابشی غیر متقابل استفاده می کنند. چنین لایه میانی غیرمتقابلی می‌تواند به طور قابل ملاحظه‌ای تابش خود را به خورشید سرکوب کند و شار فوتون بیشتری را به سمت سلول هدایت کند.
وی افزود: «ما نشان می‌دهیم که با چنین بهبودی، سیستم STPV غیر متقابل می‌تواند به حد لندزبرگ برسد و سیستم‌های STPV عملی با سلول‌های فتوولتائیک تک پیوندی نیز می‌توانند بازده قابل توجهی را افزایش دهند.»
علاوه بر بهره وری بهبود یافته، STPV ها فشردگی و قابلیت توزیع (برق که می تواند بر اساس تقاضا بر اساس نیازهای بازار برنامه ریزی شود) را نوید می دهد.در یک سناریوی کاربردی مهم، STPV ها را می توان با یک واحد ذخیره سازی انرژی حرارتی اقتصادی برای تولید برق 24/7 همراه کرد.
کار ما پتانسیل بزرگ اجزای فوتونیک حرارتی غیرمتقابل را در کاربردهای انرژی برجسته می‌کند. سیستم پیشنهادی یک مسیر جدید برای بهبود عملکرد سیستم های STPV به طور قابل توجهی ارائه می دهد. ژائو می‌گوید: ممکن است راه را برای سیستم‌های غیر متقابل در سیستم‌های STPV عملی که در حال حاضر در نیروگاه‌ها استفاده می‌شوند، هموار کند.
به عنوان یک تمرین فکری، این یک کار زیبا است که نشان می دهد کجا باید به دنبال کارایی بیشتر بود. این یک مورد قوی برای تروموفوولتائیک خورشیدی غیر متقابل است. اما هنوز طراحی و مهندسی نشده اند.شاید این کار باعث پیشرفتی شود. 93.+٪ قطعا چیزی است که باید به دنبال آن باشید. و آن "واحد ذخیره سازی انرژی حرارتی اقتصادی" نیز به برخی کارها نیاز دارد.