سلول خورشیدی هیبریدی رکورد استفاده از انرژی را با ۱۴.۹٪ شکست

پژوهشگران دانشگاه پلی‌تکنیک کاتالونیا - بارسلونا (UPC) در اسپانیا سلول خورشیدی هیبریدی طراحی کرده‌اند که می‌تواند برق تولید کرده و آن را در خود ذخیره کند.

این اولین بار است که چنین تکنولوژی‌ای عرضه می‌شود که قابلیت دسترسی به انرژی خورشیدی را انقلابی می‌کند.

در حالی که جهان به دنبال روش‌های پاک‌تر برای تأمین تقاضای انرژی است، تکنولوژی‌های انرژی تجدیدپذیر مانند باد و خورشید تقویت بسیاری دریافت کرده‌اند. با این حال، با توجه به طبیعت متناوب تولید انرژی، این تکنولوژی‌ها به راه‌حل‌های ذخیره انرژی وابسته هستند تا به‌طور مؤثر مستقر شوند.

بسیاری از روش‌های ذخیره انرژی وجود دارند، اما راه‌حل‌های ذخیره‌سازی مبتنی بر باتری کاراترین و ساده‌ترین برای استقرار هستند. در حالی که تلاش‌هایی برای سازگارتر کردن آن‌ها با محیط زیست صورت‌گرفته است، ذخیره‌سازی مبتنی بر باتری در درازمدت پایدار نیست و با سایر خطرات عملیاتی همراه است.

تیمی بین‌المللی از پژوهشگران به سرپرستی تیم UPC ممکن است راه‌حلی ساده‌تر پیدا کرده باشند، با ترکیب تولید و ذخیره انرژی در یک سلول فوتوولتاییک واحد.

سلول خورشیدی هیبریدی

تیم پژوهش به رهبری کاسپر موت-پولسن، استاد دانشکده مهندسی شیمی در UPC، دستگاه هیبریدی‌ای توسعه داده‌اند که سلول خورشیدی سیلیکونی با سیستم ذخیره انرژی مولکولی حرارتی (MOST) در خود دارد.

طبق پرس‌ریلیز، MOST از مولکول‌های آلی تشکیل شده است که تحت واکنش شیمیایی زمانی که با فوتون‌های انرژی بالا مانند اشعه ماورا بنفش تابش می‌شود، قرار می‌گیرند. این مولکول‌ها سپس انرژی را به صورت انرژی شیمیایی ذخیره می‌کنند که بعداً می‌توان از آن بهره‌برداری کرد.

یکی از مزایای اضافه استفاده از ذخیره انرژی در خود، این است که به عنوان فیلتر نوری عمل کرده و فوتون‌هایی که در غیر اینصورت موجب گرم شدن سلول فوتوولتاییک می‌شدند، را مسدود می‌کند. در عوض، بخش MOST دستگاه هیبریدی مانند یک سیستم خنک‌کننده عمل می‌کند و به این ترتیب از از دست رفتن کارایی تبدیل انرژی خورشیدی جلوگیری می‌کند.

سلول هیبریدی چقدر کارا است؟

تحلیل‌های اولیه نشان می‌دهد که MOST دارای کارایی ذخیره انرژی 2.3 درصد است. هرچند که این میزان زیاد به نظر نمی‌رسد، اما اثر خنک‌کنندگی آن روی سلول فوتوولتاییک کارایی انرژی را بهبود می‌بخشد.

با توجه به پرس‌ریلیز ، مؤلفه ذخیره انرژی دمای کل سلول خورشیدی را ۴۶.۴ درجه فارنهایت (هشت درجه سانتی‌گراد) کاهش می‌دهد. این کاهش دما از کاهش کارایی که از دماهای بالاتر ناشی می‌شد، جلوگیری می‌کند. این امر به بهبود ۱۲.۶٪ کارایی سلول خورشیدی منجر می‌شود.

با جمع‌بندی، این کارایی کلی انرژی سلول خورشیدی به ۱۴.۹٪ بهبود می‌یابد، که در مقایسه با کارایی در حالتی که دو سیستم به طور مستقل عمل می‌کردند، یک دستاورد بزرگ است.

بعلاوه بهبودهای کارایی انرژی، پژوهشگران همچنین به مزایای دیگر استفاده از سیستم سلول هیبریدی اشاره می‌کنند. سلول‌های خورشیدی می‌توانند با استفاده از ذخیره انرژی در خود، وابستگی خود به راه‌حل‌های ذخیره انرژی خارجی مانند باتری‌ها را کاهش دهند.

چون ذخیره انرژی در خود با استفاده از مواد آلی توسعه یافته است، بسیار محیط‌دوست‌تر از باتری‌هایی است که با استفاده از عناصر کمیاب زمین ساخته می‌شوند که نیاز به استخراج از زمین دارند.

یافته‌های تحقیقاتی در نشریه Joule منتشر شده‌است.