Исследователи из Политехнического университета Каталонии (UPC) в Барселоне разработали гибридные солнечные элементы, способные не только генерировать электроэнергию, но и накапливать её.
Это первое в своём роде технологическое достижение, которое может изменить подход к использованию солнечной энергии.
На фоне глобального поиска экологически чистых источников энергии технологии возобновляемой энергетики, такие как солнечная и ветряная, получают всё большее распространение. Однако из-за нестабильности их выработки эффективное использование этих источников требует надёжных систем хранения энергии.
Среди множества подходов к хранению энергии наиболее удобным и распространённым остаётся аккумуляторное хранение. Однако в долгосрочной перспективе этот метод не является устойчивым из-за экологических и эксплуатационных рисков.
Команда исследователей под руководством специалистов UPC предложила альтернативное решение, объединив генерацию и хранение энергии в одном фотоэлектрическом элементе.
Гибридный солнечный элемент
Группа учёных под руководством профессора кафедры химической инженерии UPC Каспера Мота-Поулсена разработала устройство, в котором кремниевый солнечный элемент дополнен встроенной системой молекулярного солнечно-теплового (MOST) накопления энергии.
Согласно пресс-релизу, технология MOST основана на органических молекулах, которые подвергаются химической реакции при облучении фотонами высокой энергии, например ультрафиолетовым светом. В результате энергия сохраняется в химической форме и может быть использована позднее.
Дополнительным преимуществом встроенного накопителя энергии является его функция оптического фильтра. Он предотвращает перегрев фотоэлемента, задерживая избыточные фотоны, что приводит к сохранению эффективности преобразования солнечной энергии.
Эффективность гибридной технологии
По данным предварительных экспериментов, эффективность хранения энергии в системе MOST составляет 2,3%. Хотя это может показаться небольшим показателем, снижение температуры солнечного элемента позволяет улучшить его КПД.
Система хранения снижает температуру солнечной панели на 8 градусов Цельсия (46,4 градуса по Фаренгейту), что предотвращает потери эффективности из-за перегрева. В результате общий КПД солнечного элемента увеличивается на 12,6%.
В совокупности это приводит к росту общей эффективности солнечной панели до 14,9%, что значительно превышает показатели работы двух систем по отдельности.
Кроме повышения эффективности, исследователи отмечают и другие преимущества гибридных солнечных элементов. Использование встроенного накопителя снижает зависимость солнечных панелей от внешних аккумуляторов. Кроме того, органические материалы, используемые в системе MOST, более экологичны по сравнению с традиционными батареями, содержащими редкоземельные элементы, добыча которых наносит вред окружающей среде.
Результаты исследования опубликованы в журнале Joule.
