Chladenie zvýši účinnosť solárnych panelov

Pri konverzii energie fotónov na elektrinu sa hodí každé percento účinnosti navyše. Lacné tenkovrstvové a organické fotovoltické panely majú hendikep nízkej účinnosti, často len polovičnej oproti panelom na báze monokryštalického kremíka. Časť úspor preto pohltí potreba inštalovať väčšie plochy panelov, nehovoriac o spravidla kratšej životnosti.

Vyššia účinnosť je žiaduca z viacerých dôvodov, z ktorých nezanedbateľným sú limity architektonického riešenia stavby. Vývojári preto pracujú na hľadaní riešení zvyšujúcich účinnosť „soláru“ a zameriavajú sa na viacero oblastí. Jednou z menej známych je chladenie solárnych buniek.

Zvyšujúca sa teplota polovodičov, v ktorých dochádza k fotoelektrickému javu, zároveň znižuje účinnosť konverzie. Inžinieri zo Stanfordskej univerzity vyvinuli transparentný film, ktorý ochladzuje solárne články pre zvýšenie efektivity. Trojica inžinierov zo Stanfordu vyvinula technológiu, ktorá zlepšuje výkon solárneho panelu tým, že odvádza jeho vnútorné teplo vo forme infračerveného žiarenia do okolitého priestoru. To umožňuje konverziu väčšieho počtu fotónov na elektrinu.

Profesor elektrotechniky Shanhui Fan, výskumný pracovník Aaswath P. Raman a doktorand Linxiao Zhu vyvinuli riešenie v podobe tenkého rastrovaného materiálu z kremíka, ktorý sa uloží na povrch tradičného solárneho článku. Pre viditeľné svetlo ide o transparentný materiál, takže nebráni slnečnému svetlu prenikať do článkov, ale zachytáva a emituje infračervené žiarenie, čím články ochladzuje.

Toto trio výskumníkov vyvinulo už v roku 2014 ultratenký materiál, ktorý vyžaruje infračervené žiarenie priamo späť do vesmíru bez „otepľovania atmosféry“. Riešenie označené ako „radiačné chladenie“ publikovali v časopise Nature.

Vedci testovali novú technológiu na špeciálnom solárnom absorbéri (zariadení, ktoré napodobňuje vlastnosti solárneho článku, ale nevyrába elektrinu), pokrytom vrstvičkou chladiaceho materiálu s mikrónovou hrúbkou. Experimenty ukázali, že vrstva nemala vplyv na prienik užitočného žiarenia, ale schladila základňu absorbéra až o 12,8 ^oC.

Pre typický solárny článok z kryštalického kremíka s účinnosťou 20 percent by ochladenie o 12,8 ^oC zvýšilo absolútnu účinnosť článkov o viac ako 1 percento. To už predstavuje zaujímavé úspory v oblasti výroby energie.

Nový transparentný tepelný žiarič funguje najlepšie v suchom, čistom prostredí, ktoré je optimálne tiež pre umiestnenie veľkých solárnych fariem. Výskumníci sú presvedčení, že materiál nájde uplatnenie v širokej škále priemyselných aplikácií a bude sa dať hromadne nanášať pomocou litografickej nanotlače. Popri solárnych paneloch by mohla byť zaujímavou aj aplikácia chladiaceho filmu na povrch automobilových karosérií, kde by sa takto podarilo znížiť prehrievanie v letných mesiacoch a usporiť tak časť paliva spotrebovaného klimatizáciou.