Fotonaponske ćelije su jedne od perspektivnijih alternativnih izvora energije. One su mehanički vrlo jednostavne, bez pokretnih delova, čiste su i ne bez emisija. Nažalost, one su takođe neefikasne. Jedan od razloga za to jeste da one pregrevaju, što je problem koji su naučnici sa Univerziteta Stanford pod vođstvom profesora elektroinženjerstva Šanhuija Fana pokušali da reše sa razvojem tankog sloja stakla koji čini solarne ćelije samorashladne.
Uprkos mnogim dostignućima u poslednjih nekoliko decenija, solarane ćelije još uvek pate zbog problema neefikasnosti. Samo mala količina energije iz sunčeve svetlosti koja padne na solarne ćelije se pretvara u električnu energiju, kulminirajući sa ispod 20 odsto efikasnosti konverzije za većinu ćelija na tržištu. Pregrevanje je stalan problem, jer sunčeva svetlost koja se koristi za generisanje električne energije rutinski greje panele do 55 stepeni Celzijusa ili više.
Ovo zagrevanje izaziva razne vrste problema - od kojih dramatičan pad efikasnosti i nije najveći. Prema timu naučnika sa Stanforda, svaki stepen Celzijusa zagrevanja rezultira u padu efikasnosti od 0,5 odsto. Podjednako neprijatno je da sa svakim povećanjem temperature od 10 stepeni Celzijusa, stopa propadanja ćelije se duplira.
Oglas
Hlađenje je očigledan korak, ali pitanje je kako to uraditi? Aktivni sistemi, kao što su rashladne pumpe ili ventilacija, troše energiju, a pasivni sistem nisu veoma efikasni i mogu ometati rad panela. Rešenje koje je razvio profesor Šanhui Fan, koji je prethodno primenio slične principe pasivnog hlađenja za zgrade, jeste sistem gde je običnoj solarnoj ćeliji dat ekstremno tanak sloj specijalnog silikatnog stakla sa teksturom koje je dizajnirano da privuče toplotu iz ćelija na način koji ne zahteva energiju i eksploatiše infracrveni spektar da se oslobodi toplote.
Tekstura se sastoji od mikro piramida i kupa od samo nekoliko mikrona debljine, koji su takve veličine i oblika da usmeri toplotu u obliku infracrvenog zračenja na vrh sloja, gde ona zrači i raspršuje se u atmosferu. Ona je zasnovana na činjenici da različite talasne dužine svetlosti imaju različite osobine i prelamaju se drugačije. Naučnici sa Stanforda su oblikovali silikatni sloj stakla tako da dozvoli prodor vidljive svetlosti, a vrati nazad toplotu u obliku infracvenog svetla.
„Silicijum je transparentnan za vidljivu svetlost, ali je takođe moguće njega fino podesiti tako da odbija i prelama svetlost vrlo specifičnih talasnih dužina“, kaže profesor Fan. „Pažljivo dizajnirani sloj silicijuma neće degradirati performanse solarne ćelije, već će povećati zračenje unapred određenih termalnih talasnih dužina kako bi se efikasnije odbila toplota.“
Tim naučnika sa Univerziteta Stanford testira i fino podešava sloj za hlađenje sa ciljem smanjenja radne temperature solarnog panela kako bi ga napravio efikasnijim i dugotrajnijim. Istraživanje tima je objavljeno nedavno u stručnom časopisu „Optica“.
