Energi Baru Proses Konversi Solar Bisa Double Efisiensi Solar Sel Solar

Livejurnal69 - Sebuah proses baru yang sekaligus menggabungkan cahaya dan panas dari radiasi matahari untuk menghasilkan listrik bisa menawarkan lebih dari dua kali lipat efisiensi dari teknologi sel surya yang ada, mengatakan insinyur Stanford yang menemukannya dan membuktikan bahwa ia bekerja. Proses, yang disebut "foton ditingkatkan emisi termionik," atau PETE, dapat mengurangi biaya produksi energi surya yang cukup untuk itu untuk bersaing dengan minyak sebagai sumber energi.

insinyur Stanford telah menemukan cara untuk secara simultan menggunakan cahaya dan panas matahari untuk menghasilkan listrik dengan cara yang bisa membuat produksi listrik tenaga surya lebih dari dua kali seefisien metode yang ada dan berpotensi cukup murah untuk bersaing dengan minyak. 

teknologi fotovoltaik Tidak seperti saat ini digunakan di panel surya - yang menjadi kurang efisien sebagai suhu naik - proses baru unggul pada temperatur yang lebih tinggi. 

Disebut "foton ditingkatkan emisi termionik," atau PETE, proses janji-janji untuk melampaui efisiensi konversi yang ada teknologi fotovoltaik dan termal. 

"Ini benar-benar sebuah terobosan konseptual, proses konversi energi baru, bukan hanya bahan baru atau tweak sedikit berbeda," kata Nick Melosh, asisten profesor ilmu materi dan teknik, yang memimpin kelompok riset. "Hal ini sebenarnya sesuatu yang secara fundamental berbeda mengenai bagaimana Anda dapat energi panen." 

Dan bahan baku yang dibutuhkan untuk membangun perangkat untuk membuat proses kerja yang murah dan mudah didapat, yang berarti kekuatan yang datang dari itu akan terjangkau. 

Melosh adalah penulis senior dari sebuah kertas yang menggambarkan para peneliti melakukan tes. Ini diumumkan minggu ini dalam Bahan Alam. 

"Hanya menunjukkan bahwa proses tersebut bekerja adalah masalah besar," kata Melosh. "Dan kami menunjukkan mekanisme fisik tidak ada, ia bekerja sebagai diiklankan." 

Kebanyakan sel surya, seperti yang digunakan dalam panel surya di atap, menggunakan bahan semikonduktor silikon untuk mengubah energi dari foton cahaya listrik. Tapi sel hanya dapat menggunakan sebagian spektrum cahaya, dengan sisa hanya menghasilkan panas. 

Ini panas dari sinar matahari yang tidak terpakai dan inefisiensi dalam sel sendiri account untuk kerugian lebih dari 50 persen dari energi surya pertama mencapai sel. 

Jika ini energi panas yang terbuang entah bagaimana dapat dipanen, sel surya bisa lebih efisien. Masalahnya adalah bahwa suhu tinggi diperlukan untuk sistem konversi daya berbasis panas, namun efisiensi sel surya dengan cepat menurun pada suhu yang lebih tinggi. 

Sampai sekarang, tidak ada seorangpun yang datang dengan cara untuk menikah teknologi sel surya termal dan konversi. 

kelompok Melosh sudah tahu bahwa dengan pelapisan sepotong bahan semikonduktor dengan lapisan tipis dari logam cesium, itu membuat bahan dapat menggunakan kedua cahaya dan panas untuk menghasilkan listrik. 

"Apa yang telah kita menunjukkan adalah proses fisik baru yang tidak didasarkan pada mekanisme fotovoltaik standar, tetapi dapat memberikan respons fotovoltaik seperti pada suhu yang sangat tinggi," kata Melosh. "Bahkan, bekerja lebih baik pada temperatur yang lebih tinggi Semakin tinggi semakin baik.." 

Sementara sel surya silikon yang paling mulia telah diberikan pada saat suhu mencapai 100 derajat Celcius, perangkat PETE tidak memukul efisiensi puncak sampai lebih dari 200 derajat C. 

Karena PETE melakukan yang terbaik pada temperatur melebihi apa panel surya akan mencapai atap, perangkat akan bekerja terbaik di konsentrator surya seperti piring parabola, yang bisa sepanas 800 derajat C. Dishes digunakan dalam peternakan matahari yang besar sama dengan yang diusulkan untuk Gurun Mojave di California Selatan dan biasanya termasuk mekanisme konversi termal sebagai bagian dari desain mereka, yang menawarkan kesempatan bagi PETE lain untuk membantu menghasilkan listrik, serta biaya meminimalkan oleh meshing dengan teknologi yang ada. 

"Lampu akan datang dan memukul perangkat PETE kami yang pertama, di mana kami akan mengambil keuntungan dari kedua insiden cahaya dan panas yang menghasilkan, dan kemudian kami akan membuang limbah panas pada sistem yang sudah ada konversi termal," kata Melosh. "Jadi proses PETE memiliki dua manfaat sangat besar dalam produksi energi melalui teknologi normal." 

sistem Photovoltaic tidak pernah mendapatkan cukup panas untuk panas limbah mereka untuk menjadi berguna dalam konversi energi panas, tapi suhu tinggi di mana PETE melakukan yang sempurna untuk menghasilkan limbah yang dapat digunakan suhu panas tinggi. Melosh menghitung proses PETE bisa mendapatkan efisiensi sampai 50 persen atau lebih di bawah konsentrasi surya, tetapi jika digabungkan dengan siklus konversi termal, bisa mencapai 55 atau bahkan 60 persen - hampir tiga kali lipat dari efisiensi sistem yang ada. 

Tim ingin merancang perangkat sehingga mereka bisa dengan mudah kabur ke sistem yang ada, membuat konversi yang relatif murah. 

Para peneliti menggunakan gallium nitrida semikonduktor dalam pembuktian "konsep" tes. efisiensi yang mereka dicapai dalam pengujian mereka jauh di bawah apa yang mereka telah menghitung efisiensi PETE potensi untuk menjadi, yang mereka telah diantisipasi. Tapi mereka menggunakan gallium nitrida karena bahan-satunya yang menunjukkan indikasi yang mampu menahan suhu tinggi mereka tertarik dan masih memiliki proses PETE terjadi. 

Dengan bahan yang tepat - kemungkinan besar semikonduktor seperti galium arsenide, yang digunakan dalam berbagai peralatan elektronik rumah tangga biasa - efisiensi proses sebenarnya bisa mencapai hingga 50 persen atau 60 para peneliti telah dihitung. Mereka sudah menjelajahi bahan lainnya yang mungkin bekerja. 

Keuntungan lain dari sistem PETE adalah bahwa dengan menggunakan dalam konsentrator surya, jumlah material yang dibutuhkan untuk perangkat semikonduktor adalah sangat kecil. 

"Untuk masing-masing perangkat, kita membayangkan sesuatu seperti wafer enam inci dari bahan yang sebenarnya adalah semua yang diperlukan," kata Melosh. "Jadi, biaya bahan dalam hal ini tidak benar-benar menjadi masalah bagi kita, tidak seperti cara itu untuk panel surya besar silikon." 

Biaya bahan tersebut sudah salah satu faktor pembatas dalam pengembangan industri tenaga surya, sehingga mengurangi jumlah modal investasi yang dibutuhkan untuk membangun sebuah peternakan surya merupakan kemajuan besar. 

"Proses PETE benar-benar bisa memberikan kelayakan tenaga surya dorongan besar," kata Melosh. "Bahkan jika kita tidak mencapai efisiensi yang sempurna, mari saja kita memberikan dorongan 10 persen terhadap efisiensi konversi surya, pergi dari efisiensi 20 persen menjadi 30 persen, yang masih meningkat 50 persen secara keseluruhan." 

Dan yang masih meningkat cukup besar sehingga bisa bersaing dengan minyak solar energi. 

Penelitian ini sebagian besar didanai oleh Iklim Global dan Proyek Energi di Stanford dan Institut Stanford untuk Bahan Energy Systems, yang merupakan perusahaan patungan dari Stanford dan SLAC National Accelerator Laboratory, dengan dukungan tambahan dari Departemen Energi dan DARPA.