Энергия, исходящая от Солнца, примерно в 10 000 раз превышает мировые потребностей в источниках питания. Солнечный свет имеет два основных свойства, которые полезны при проектировании систем возобновляемой энергии. Первый — это количество энергии, падающее на фиксированную область, например на землю или крышу дома. Это количество зависит от времени суток и сезона. Второе свойство — это цвет спектра солнечного света.
Один из способов улавливать солнечную энергию — использовать солнечные элементы, которые напрямую превращают солнечный свет в электричество. В солнечных модулях, подобных тем, которые люди размещают на крышах домов, многие элементы собраны на жесткой панели, соединены друг с другом, герметизированы и покрыты защитным стеклом. Солнечный элемент лучше всего работает, когда на него падает солнечный свет определенных цветов и когда вся площадь покрыта фотоэлементами. Однако для соединения ячеек требуется некоторая площадь панели, а форма солнечного элемента может не позволить всей оставшейся площади панели собирать солнечный свет. Эти эффекты делают солнечную панель менее эффективной, чем могла бы быть. Улавливание как можно большего количества солнечного света на солнечной панели имеет решающее значение для эффективного использования солнечной энергии.
Исследователи из Университета Аризоны недавно разработали инновационный метод улавливания неиспользованной солнечной энергии, которая освещает солнечную панель. Как сообщается в Journal of Photonics for Energy (JPE), они создали специальные голографические элементы, которые можно легко вставить в корпус солнечной панели. Каждая голограмма разделяет цвета солнечного света и направляет их на солнечные элементы внутри панели. Этот метод может увеличить количество солнечной энергии, преобразуемой солнечной панелью в течение года, примерно на пять процентов. Небольшой прирост, но даже он сможет заметно снизить стоимость и количество солнечных панелей, необходимых для питания дома, города или страны.
Разработанный голографический светоприемник сочетает в себе недорогой голографический оптический элемент с диффузор. Оптический элемент расположен симметрично в центре фотоэлектрического модуля для получения максимально эффективного сбора света.
Команда вычислила ежегодное улучшение выработки энергии для Тусона, штат Аризона, и представила воспроизводимый метод оценки эффективности сбора энергии голографическим светоприемником в зависимости от углов солнца в разное время дня, в разное время года и в разное географическое положение. локации.
По словам главного редактора JPE, коллектор и связанный с ним метод заслуживают особого внимания, потому что они дешевы, масштабируемы и эффективны. Использование этой техники может иметь большое влияние при масштабировании даже до небольшой доли из сотен гигаватт фотоэлектрических систем, устанавливаемых по всему миру.
Авторы работы воодушевлены результатами своих исследований и надеются на продолжение работы по оптимизации выхода энергии голографических светоприемников путем экспериментальной оценки материалов.
