Inženjeri su napravili solarne ćelije koje mogu noću da proizvode električnu energiju koristeći prednost temperaturne razlike između solarnog panela i ambijentalnog vazduha.
Solarni paneli (Foto: Pixabay)
U poređenju sa 100 do 200 vati po kvadratnom metru koje solarne ćelije proizvode kada sija sunce, noćna proizvodnja je mala, svega 50mV/m2. Ipak, to je finansijski interesantno za male potrošače energije kao što su LED svetla, punjenje mobilnog telefona ili mali senzori, smatra Shanhui Fan, profesor elektrotehnike na Univerzitetu Stanford koji je objavio rad sa koautorima u "Applied Physics Letters".
Oni su iskoristili koncept radijativnog hlađenja, fenomena da materijali noću odaju toplotu nakon što su apsorbovali sunčevu energiju tokom celog dana. Zbog ovog efekta, temperatura standardne solarne ćelije koja je usmerena ka nebu noću pada ispod temperature vazduha okoline.
Oglas
Tako se generiše toplotni tok iz ambijentalnog vazduha do solarne ćelije. "Taj toplotni tok se može prikupiti za proizvodnju energije", kaže Fan.
Da bi to uradili, istraživači su integrisali fotonaponsku ćeliju sa modulom komercijalnog termoelektričnog generatora (TEG), koji pretvara temperaturnu razliku u električnu energiju. TEG se nalazi ispod solarne ćelije, a aluminijumski lim između njih sprovodi toplotu od solarne ćelije do TEG-a. Druga strana TEG-a se povezuje preko hladnjaka sa okolnim vazduhom.
Iako se postojeći solarni paneli mogu naknadno opremiti TEG-om za proizvodnju energije noću, Fan kaže da je ključna stvar za dobro funkcionisanje uređaja veoma blizak termalni kontakt između solarnih ćelija i TEG-a, što je izazov koji treba prevazići u naknadnoj ugradnji.
Istraživači su testirali svoj prototip TEG integrisane solarne ćelije tri dana u oktobru 2021. na krovu u Stenfordu, Kalifornija. Demonstracija je pokazala noćnu proizvodnju energije od 50 mV/m2. Procena je da bi u toplijoj, suvljoj klimi, ista postavka mogla da generiše do 100 mV/m2.
Fan kaže da postoji značajan prostor za poboljšanje, jer konvencionalna solarna ćelija koju su koristili nije dizajnirana za radijaciono hlađenje. Ona emituje toplotne talase u srednjem infracrvenom opsegu talasnih dužina oko 10 mikrometara. Podešavanjem te talasne dužine emisije, solarna ćelija bi mogla da bude još hladnija noću, što bi povećalo temperaturnu razliku, a na kraju i snagu koju TEG proizvodi.
Tim iz Stanforda planira da konstruiše nove solarne ćelije kako bi poboljšao noćnu proizvodnju električne energije i takođe planira da poveća svoj prototip. Detaljna analiza troškova nije urađena, a oni bi mogli biti prepreka pošto su TEG-ovi obično napravljeni od skupih materijala.
