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. 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.
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.
Ранее ЭлектроВести писали, что американским ученым Национальной лаборатории по изучению возобновляемой энергии удалось разработать солнечные батареи с максимальным на сегодняшний момент КПД. Он составляет 39,2% при естественном освещении, а при концентрированном солнечном свете – более 47%. Оба этих показателя побили мировой рекорд для солнечных батарей.
Также на открытом воздухе солнечные элементы могут терять производительность, разрушаясь под действием влажности, низкой температуры и, как ни странно, слишком яркого света. Международная команда ученых разработала новый тип фотоэлемента, способного выдерживать воздействия окружающей среды и превращать солнечную энергию в электричество с эффективностью 26,7%.
Читайте самые интересные истории ЭлектроВестей в Telegram и Viber
