Ученые Уральского федерального университета (УрФУ, Екатеринбург) предложили конструкцию фотоэлектрических преобразователей (ФЭП), которая позволяет увеличить эффективность солнечных панелей в условиях повышенных температур. Специалистам вуза удалось повысить КПД солнечных ФЭП до 10-12 %, тогда как до сих пор температура выше +20°С приводила к снижению КПД батарей на 0,4-0,5 % на каждый градус повышения температуры.
Разработка может найти применение в жарких странах, уверены ученые. ФЭП можно использовать в качестве экономичного устройства на возобновляемых источниках энергии, а также интегрировать с другими видами возобновляемых источников энергии.
«Работа имеет крайне важное прикладное значение для всех экваториальных стран и для южных районов России, так как повышение КПД — это общее сокращение издержек, снижение срока окупаемости», — говорит профессор кафедры атомных станций и возобновляемых источников энергии УрФУ Владимир Велькин.
Сегодня во многих странах происходит активная интеграция возобновляемых источников энергии и технологий в инфраструктуру коммунальных услуг. Среди технологий преобразования солнечной энергии в электричество особый интерес представляют разработки на основе фотоэлектрических преобразователей (ФЭП).
Фотоэлектрические преобразователи состоят из кремниевых элементов, включенных последовательно-параллельно для генерации напряжения 12-24 вольт. Величина тока зависит от интенсивности солнечного излучения, приходящего на преобразователь, а его пиковая мощность — от температуры окружающей среды.
В результате исследований ученые разработали эффективный двухповерхностный способ охлаждения фотоэлектрических преобразователей.
«Нам удалось реализовать способ охлаждения ФЭП, использующий комбинацию ребер из алюминия и материала с фазовым переходом (парафиновый воск), что позволяет повысить КПД в условиях экваториальных стран. Также реализована комбинация ультразвукового увлажнителя и ребер из алюминия для эффективного охлаждения панели ФЭП для жарких стран», — сообщил аспирант кафедры атомных станций и возобновляемых источников энергии УрФУ Агьекум Эфраим Бонах.
Ученые проводили исследования на примере особенностей использования солнечной энергии в Гане. В настоящее время на долю возобновляемых источников энергии Ганы приходится лишь 0,5 % энергетического баланса, хотя, по словам специалистов УрФУ, ресурсы возобновляемых источников энергии страны очень велики. В связи с этим к 2030 году правительство Ганы планирует увеличить состав ВИЭ в энергетическом балансе страны примерно до 10 %.
Использованный учеными УрФУ метод определения подходящих участков для разработки различных возобновляемых источников энергии, по их словам, может применяться в любой точке мира, особенно в развивающихся странах. Результаты исследования могут помочь различным заинтересованным сторонам решить проблемы, с которыми сталкивается сектор возобновляемых источников энергии страны.
В ближайшее время специалисты университета займутся упрощением конструкции и снижением затрат на изготовление ФЭП, а также подготовят предложения для его массового применения.
УрФУ — один из ведущих вузов России со столетней историей, один из лидеров программы «Приоритет–2030», № 1 в стране по объемам приема. Расположен в Екатеринбурге — столице Всемирных летних студенческих игр 2023 года, городе-победителе отбора Правительства России на создание университетских кампусов. Вуз выполняет функции проектного офиса Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня (НОЦ).
УрФУ оперативный — в телеграм.