Новые высокоэффективные солнечные батареи с самоохлаждением

Похоже, исследователи из Стэнфордского университета в Калифорнии смогли преодолеть одно из главных препятствий в развитии высокоэффективных, долговечных солнечных батарей, предотвращая их перегрев даже в самые жаркие и солнечные часы суток. Наложив структурированный определенным образом слой кварцевого стекла на поверхность обычного кремниевого фотоэлектрического элемента, ученые получили солнечную батарею, которая способна сама охлаждать себя за счет отражения тепловой радиации.

Солнечные батареи считаются одним из самых перспективных источником возобновляемой энергии. И хотя они сегодня уже довольно доступны по цене, их коэффициент преобразования остается достаточно низким, главным образом, из-за того, что они способны преобразовывать в электричество только часть энергии, поступающей с солнечными лучами. Кроме того, перегрев солнечной батареи неизбежно ведет к преждевременному выходу ее из строя и сокращению срока службы. К примеру, при нормальных условиях эксплуатации солнечные элементы могут нагреваться до температуры 55 градусов по Цельсию и больше. Поэтому приходится использовать системы активной вентиляции или охлаждающие жидкости, которые не только довольно дорогостоящие, но и несколько снижают эффективность солнечных батарей.

Новая конструкция солнечного элемента, предложенного учеными из Стэнфорда, позволяет избежать этих проблем путем использования так называемой системы пассивного охлаждения, не требующей дополнительных энергозатрат. Поверхность дополнительного слоя представляет собой массив из чередующихся крошечных конусообразных и пирамидальных структур, которые перенаправляют нежелательное тепло (в виде инфракрасного излучения) от поверхности солнечного элемента через атмосферу обратно в космос, тем самым существенно понижая рабочую температуру батареи и увеличивая ее срок службы.

Ученые также отмечают, что дополнительный слой кварцевого стекла достаточно тонок, что позволяет беспрепятственно пропускать световые волны видимого спектра, которые затем поглощаются солнечным элементом для выработки электроэнергии.

Солнечные батареи нового дизайна уже успешно прошли тестовые испытания в лабораторных условиях. Теперь на очереди тестирование самоохлаждающихся солнечных элементов во внешней среде.