太陽光発電システムは、24 時間年中無休で太陽光発電を行う可能性があります

偉大な発明家トーマス・エジソンはかつて、「太陽が輝いている限り、人は豊かな力を発達させることができるだろう」と言いました。 太陽の力を利用するという考えに驚嘆したのは、彼が初めてではありませんでした。 何世紀にもわたって、発明者は太陽エネルギーを収集する方法を熟考し、完成させてきました。

彼らは、太陽光を直接エネルギーに変換する太陽電池で素晴らしい仕事をしました。 それでも、その背後にあるすべての研究、歴史、科学により、発電は日中のみに制限されているため、--太陽光発電を収穫して使用できる量には限界があります。

ヒューストン大学の教授は歴史的な探求を続けており、既存のすべての技術の効率記録を破る新しいタイプの太陽エネルギー収集システムについて報告しています。 そして、同様に重要なことは、太陽光発電を 24 時間 365 日使用する方法を明確にすることです。

「私たちのアーキテクチャでは、太陽エネルギーの収集効率を熱力学的限界まで向上させることができます」と機械工学の Kalsi 准教授である Bo Zhao と彼の博士課程の学生である Sina Jafari Ghalekohneh はジャーナルで報告しています。フィジカル レビュー適用済み. 熱力学的限界は、理論的に可能な太陽光の電気への変換効率の絶対最大値です。

太陽エネルギーを利用するより効率的な方法を見つけることは、カーボンフリーの電力網に移行するために重要です。 米国エネルギー省の太陽エネルギー技術局と国立再生可能エネルギー研究所による最近の調査によると、太陽光発電は、2035 年までに米国の電力供給の 40%、2050 年までに 45% を占める可能性があります。政策と大規模な電化。

それはどのように機能しますか?

従来の太陽光発電 (STPV) は、中間層に依存して太陽光を調整し、効率を高めます。 中間層の前面 (太陽に面する側) は、太陽から来るすべての光子を吸収するように設計されています。 このように太陽エネルギーが中間層の熱エネルギーに変換され、中間層の温度が上昇する。

しかし、STPV の熱力学的効率限界は、黒体限界 (85.4%) であると長い間理解されてきましたが、太陽エネルギー収集の究極の効率限界であるランツベルク限界 (93.3%) よりもはるかに低いです。

「この作業では、システムの相反性に起因する中間層の太陽への必然的な逆放射によって効率の不足が引き起こされることを示しています。非相反放射特性を持つ中間層を利用する非相反 STPV システムを提案します。」趙。 「このような非相反中間層は、太陽への後方放射を大幅に抑制し、より多くの光子フラックスを細胞に向けて注ぎ込むことができます。

このような改善により、非可逆 STPV システムがランツベルグ限界に到達し、単接合太陽電池を備えた実用的な STPV システムも大幅な効率向上を経験できることを示しています。」

効率の向上に加えて、STPV はコンパクトさとディスパッチ可能性 (市場のニーズに基づいてオンデマンドでプログラムできる電力) を約束します。

1 つの重要なアプリケーション シナリオでは、STPV を経済的な熱エネルギー貯蔵ユニットと組み合わせて、24 時間 365 日発電することができます。

「私たちの研究は、エネルギー用途における非相反熱フォトニック コンポーネントの大きな可能性を強調しています。提案されたシステムは、STPV システムの性能を大幅に改善するための新しい道筋を提供します。現在発電所だ」と趙氏は語った。

ストーリーソース:

ヒューストン大学提供資料。 ローリー・フィックマンによるオリジナル。注: コンテンツは、スタイルと長さのために編集される場合があります。