Kaynak: sciencedaily
Bugünün güneş panellerinin çoğu güneş ışığını yakalar ve sadece gökyüzüne bakan taraftan elektriğe dönüştürür. Bir güneş panelinin karanlık altı da yerden yansıyan güneş ışığını dönüştürebilirse, daha da fazla elektrik üretilebilir.
Çift taraflı güneş pilleri, panellerin karada veya çatılarda dikey olarak ve hatta bir benzin istasyonunun kanopisi olarak yatay olarak oturmasına izin veriyor, ancak bu panellerin ne kadar elektrik üretebileceği veya tasarruf edebilecekleri tam olarak bilinmemektedir.
Yeni bir termodinamik formül, çift taraflı panelleri oluşturan bifasiyal hücrelerin, bugünün tek taraflı güneş panellerinin monofasiyal hücrelerinden, çim, kum, beton ve kir.
İki Purdue Üniversitesi fizikçisi tarafından geliştirilen formül, çift yüzeyli güneş pillerinin termodinamik bir sınırla tanımlandığı gibi çeşitli ortamlarda üretebileceği en fazla elektriğin dakikalar içinde hesaplanması için kullanılabilir.
"Formül sadece basit bir üçgeni içeriyor, ancak son derece karmaşık fizik problemini yıllarca süren modelleme ve araştırma gerektiren bu zarif ve basit formülasyona damıtıyor. Bu üçgen, şirketlerin yeni nesil güneş pillerine yatırım konusunda daha iyi kararlar almalarına ve nasıl tasarlanacaklarını anlamalarına yardımcı olacak Purdue'dan Jai N. Gupta Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Profesörü Muhammed "Eşref" Alam dedi.
Bangladeş'teki East West Üniversitesi'nde yardımcı doçent olan Alam ve ortak yazar Ryyan Khan Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabı'nda yayınlanan bir makalede, formülün geliştirilen tüm güneş pillerinin termodinamik sınırlarını hesaplamak için nasıl kullanılabileceğini de son 50 yılda. Bu sonuçlar, önümüzdeki 20 ila 30 yıl içinde geliştirilmesi muhtemel teknolojiye genelleştirilebilir.
Umut, bu hesaplamalar güneş çiftliklerinin daha önce kullanımlarında bifasiyal hücrelerden tam olarak yararlanmasına yardımcı olacaktır.
Alam, "Monofasiyal hücrelerin alanda düşük maliyetli bir şekilde ortaya çıkması neredeyse 50 yıl sürdü." Dedi. "Teknoloji son derece başarılı oldu, ancak artık verimliliklerini artık önemli ölçüde artıramayacağımızı veya maliyeti azaltamayacağımızı biliyoruz. Formülümüz, iki yüzlü teknolojinin gelişimini daha hızlı bir ölçekte yönlendirecek ve hızlandıracaktır."
Makale tam zamanında yerleşmiş olabilir: uzmanlar, 2030 yılına kadar çift yüzlü güneş hücrelerinin dünya çapında güneş panelleri için pazar payının yaklaşık yarısını oluşturacağını tahmin ediyor.
Alam'ın yaklaşımına "Shockley-Queisser üçgeni" denir, çünkü araştırmacılar William Shockley ve Hans-Joachim Queisser tarafından bir monofasiyal güneş pilinin maksimum teorik verimliliği üzerine yapılan tahminler üzerine kuruludur. Bu maksimum nokta veya termodinamik sınır, bir üçgen şekli oluşturan aşağı doğru eğimli bir çizgi grafikte tanımlanabilir.
Formül, çift yüzeyli güneş pillerinin verimlilik kazancının, bir yüzeyden yansıyan ışıkla arttığını göstermektedir. Örneğin, bitki örtülü bir yüzeye kıyasla betondan yansıyan ışıktan önemli ölçüde daha fazla güç dönüştürülecektir.
Araştırmacılar, formülü, tarım alanlarındaki paneller ve yoğun nüfuslu şehirlerdeki binaların pencereleri için daha iyi iki yüzlü tasarımlar önermek için kullanıyorlar. Şeffaf, çift taraflı paneller, mahsul üretimini engelleyecek gölgeler kullanmadan tarım arazilerinde güneş enerjisi üretilmesini sağlar. Bu arada, binalar için iki yüzlü pencereler oluşturmak, şehirlerin daha yenilenebilir enerji kullanmasına yardımcı olacaktır.
Bu makale ayrıca elektrik akışını kolaylaştıran kavşaklar adı verilen yarı iletken malzemeler arasındaki sınırların sayısını değiştirerek iki yüzlü hücrelerin potansiyelini en üst düzeye çıkarmanın yollarını önermektedir. Tek eklemli bifasiyal hücreler, monofasiyal hücrelere göre en büyük verimlilik kazancını sağlar.
Khan, "Göreli kazanç küçüktür, ancak mutlak kazanç önemlidir. Kavşak sayısını artırdıkça ilk göreceli fayda kaybedersiniz, ancak mutlak kazanç artmaya devam eder." Dedi.
Makalede detaylandırılan formül kapsamlı bir şekilde onaylanmıştır ve şirketlerin bifasiyal hücrelerin nasıl tasarlanacağına karar vermeleri için kullanmaya hazırdır.
