Profesor univerzity v Houstonu podává zprávu o novém typu systému získávání solární energie, který překonává rekord účinnosti všech existujících technologií. Také otevírá cestu k využívání solární energie 24/7.
I přes všechnu skvělou práci s fotovoltaickými články a veškerým výzkumem, historií a vědou, existují limity, které omezují množství solární energie, které může být nasbíráno a použito, a to protože její výroba je omezena pouze na denní dobu. Profesor univerzity v Houstonu však pokračuje v historickém pátrání a informuje o novém typu systému pro získávání solární energie, který překonává rekordní účinnost všech existujících technologií a otevírá cestu k využití solární energie ve dne i v noci.
V časopise Physical Review Applied profesor strojního inženýrství Bo Zhao a jeho doktorandka Sina Jafari Ghalekohneh uvedli, že s jejich architekturou může být účinnost získávání solární energie zvýšena až na termodynamický limit, přičemž termodynamický limit je absolutní maximum teoreticky možné účinnosti přeměny slunečního záření na elektřinu.
Hledání účinnějších způsobů využití solární energie má zásadní význam pro přechod na bezuhlíkovou elektrickou síť. Podle nedávné studie U.S. Úřadu pro solární technologie ministerstva energetiky a Národní laboratoře pro obnovitelné zdroje energie uvedly, že solární energie by mohla do roku 2035 představovat až 40% dodávek elektřiny v zemi a 45% do roku 2050, pokud dojde k agresivnímu snížení nákladů, podpůrné politice a rozsáhlé elektrifikaci.
Jak to funguje?
Tradiční solární termofotovoltaika (STPV) se spoléhá na mezivrstvu, která upravuje sluneční světlo pro lepší účinnost. Přední strana přechodné vrstvy (strana směřující ke slunci) je navržena tak, aby absorbovala všechny fotony přicházející ze slunce. Tímto způsobem je sluneční energie přeměněna na tepelnou energii mezivrstvy a zvyšuje teplotu mezivrstvy. Ale limit termodynamické účinnosti STPV, který byl dlouho chápán jako limit černého tělesa (85,4%), je stále mnohem nižší než Landsbergův limit (93,3%), konečný limit účinnosti pro získávání solární energie.
Zhao vysvětlil, že v jejich práci ukazují, že deficit účinnosti je způsoben nevyhnutelnou zpětnou emisí mezivrstvy směrem ke slunci, která vyplývá z reciprocity systému. Také navrhují nereciproční systémy STPV, které využívají mezivrstvu s nerecipročními radiačními vlastnostmi. Taková mezivrstva může podstatně potlačit zpětnou emisi ke slunci a přivést více fotonového toku směrem k buňce. Dále je v práci ukázáno, že s takovým vylepšením může nereciproční systém STPV dosáhnout Landsbergova limitu a praktické systémy STPV s fotovoltaickými články s jedním uzlem mohou také zaznamenat významné zvýšení účinnosti.
