Эффективность коммерческих солнечных элементов составляет около 20 процентов. Остальные 80 процентов солнечного света не преобразуются в энергию, а отражаются или поглощаются в виде тепла.
Чрезмерное тепло снижает эффективность фотоэлектрических модулей. Каждый градус Цельсия выше 25 °C снижает эффективность примерно на 0,35 процента. Кроме того, тепло сокращает срок службы. Поэтому, особенно в местах, где солнце светит много и долго, и которые поэтому особенно подходят для солнечных электростанций, износ фотоэлектрических модулей из-за жары высок.
Исследовательская группа из Университета KAUST в Саудовской Аравии считает, что им удалось найти экономически эффективное решение этой проблемы, как сообщает издание Scitechdaily.
Для защиты солнечных модулей от перегрева иногда применяют активные системы, такие как вентиляторы или насосы с охлаждающей жидкостью. Однако они также потребляют энергию, что означает, что общая эффективность солнечной системы снижается.
KAUST специализируется на методах пассивного охлаждения. Инженеры наносят специальный материал тонким слоем на солнечные модули. Помимо солнечных батарей, это покрытие можно использовать и в теплицах.
Новейшее охлаждающее покрытие состоит из хлорида лития и полиакрилата натрия. Материал поглощает влагу из воздуха ночью и выделяет ее днем. Это покрытие как бы охлаждает устройство, в данном случае солнечный модуль.
Графическое изображение функции пассивного охлаждающего. Фото: KAUSTПо словам исследователей, полиакрилат натрия — недорогой полимер. Кроме того, при его производстве не используются экологически вредные химикаты, в отличие от аналогичных материалов, используемых для пассивных охлаждающих покрытий.
Для испытания нового материала им обработали солнечные модули. На тыльную сторону наносился слой толщиной 10 мм. Затем модули были установлены в саудовской пустыне. Для сравнения были также установлены обычные фотоэлектрические модули.
Модули со специальным покрытием были на 9,4 °C холоднее. Они работали на 12,9 процента эффективнее, преобразуя больше солнечного света в энергию. При этом срок службы увеличился более чем на 200 процентов. По словам исследователей, это решение даст экономию почти в 20 процентов при выработке электроэнергии из солнечного света.
Для проверки долговечности и функциональности материала испытания проводились также в других местах. Например, в прохладных районах США во время дождей проводились эксперименты, которые показали, что пассивное охлаждение работает даже в таких условиях окружающей среды. В настоящее время не определены сроки готовности этого покрытия к серийному производству.