Tylko z części promieniowania słonecznego padającego na ogniwa fotowoltaiczne produkowana jest energia. Reszta energii jest tracona w postaci ciepła. Nad materiałem mogącym zwiększyć efektywność ogniw pracują naukowcy z Politechniki Warszawskiej. Badacze opracowują materiał o ujemnym współczynniku załamania, który nie tylko zredukuje nagrzewanie się ogniwa, ale również pozwoli na zwiększenie efektywności uzyskiwania energii.
Zgodnie z przeprowadzonymi teoretycznymi badaniami wstępnymi, odpowiednio zaprojektowany metamateriał hiperboliczny może pełnić dla ogniwa fotowoltaicznego rolę filtra krawędziowego odbijającego promieniowanie podczerwone, które prowadzi do nagrzewania ogniwa i w konsekwencji, do spadku jego sprawności energetycznej. Jak wyjaśnia kierownik zespołu badawczego dr inż. Bartosz Fetliński, naukowcy dokonują symulacji parametrów elektrycznych i optycznych, a także weryfikują eksperymentalnie swoje założenia.
Tworzymy strukturę metamateriału hiperbolicznego złożonego z ultracienkich warstw, o grubości rzędu nanometrów. Tak stworzona struktura pozwoli m.in. na uzyskanie filtrów o bardzo ostrej krawędzi, bardzo dobrze filtrujących i mających możliwość uzyskania gwałtownego przejścia od transmisji do absorbcji lub odbicia.
wyjaśnia dr Fetliński
W ten sposób metamateriały hiperboliczne mogą znaleźć zastosowanie w panelach fotowoltaicznych w celu redukcji ich nagrzewania się.
Energie fotonów promieniowania podczerwonego są mniejsze niż fotonów światła widzialnego i nie są w ogóle wykorzystywane do produkcji energii elektrycznej, ale za to są absorbowane przez różne elementy modułu fotowoltaicznego. Nie ma z tego zysku energetycznego, za to mamy podgrzanie modułu. Jeśli założymy na module fotowoltaicznym taki filtr z metamateriału, przepuszczalność fotonów, z tego pożytecznego zakresu, jest dobra, a pozostałych, które podgrzewają, możemy się pozbyć.
opisuje dr Fetliński
Weryfikacja eksperymentalna struktur metamateriałowych jest realizowana przy współpracy z krajowymi ośrodkami badawczymi: Instytutem Mikroelektroniki i Fotoniki Sieci Badawczej Łukasiewicz (IMiF) oraz Instytutem Fizyki Polskiej Akademii Nauk (IFPAN). Na Wydziale Elektroniki i Technik Informacyjnych PW prace zespołu badawczego wesprze prof. Robert Mroczyński, który za pomocą tzw. rozpylania magnetronowego jest wstanie wytworzyć część warstw. Jak podkreśla dr Fetliński, do tej pory metamateriały hiperboliczne nie były wykorzystywane w podobnym zastosowaniu.
Projekt „Zastosowanie metamateriału hiperbolicznego na potrzeby zwiększenia uzysku energetycznego modułów fotowoltaicznych” jest finansowany z grantu badawczego Centrum Badawczego POB Technologie fotoniczne programu Inicjatywa Doskonałości – Uczelnia Badawcza, realizowanego na Politechnice Warszawskiej.
źródło: naukawpolsce.pap.pl
☀️ Odnawialne źródła energii – dodatkowe informacje:
bateria ze stałym elektrolitem, biogaz, biogazownia, biomasa, biometan, biopaliwo, biowodór, blackout, cable pooling, dekarbonizacja, dynamiczne ceny energii, efektywność energetyczna, energetyka prosumencka, energetyka jądrowa, energetyka rozproszona, energia cieplna oceanu, energia geotermalna, energia prądów morskich pływów i falowania, energia słoneczna, energia wiatru, energia wodna, fleksument, fuzja termojądrowa, klastry energii, kogeneracja, konsument, kryzys energetyczny, linia bezpośrednia, LNG, LPG, magazyny energii, neutralność klimatyczna, offshore, perowskit, prosument, prosument lokatorski, prosument zbiorowy, REPowerEU, Small Modular Reactor (SMR), spółdzielnie energetyczne (wspólnoty energetyczne), system net-billingu, transformacja energetyczna, wirtualny magazyn, wodór, ubóstwo energetyczne, zielona energia, zrównoważona energetyka
📩 Zapisz się na newsletter
Chcesz być na bieżąco z ekologicznymi treściami? Dołącz do newslettera i otrzymuj artykuły, poradniki oraz darmowe materiały do pobrania prosto na swoją skrzynkę. Dzięki nim łatwiej wprowadzisz ekologiczne zmiany w swoim życiu.
☕ Wesprzyj portal
Każdy artykuł to godziny pracy i poszukiwania rzetelnych informacji. Jeśli cenisz to, co robię, możesz postawić mi wirtualną kawę albo zostać Patronem na Patronite. Twoja pomoc daje mi siłę, by rozwijać portal, a dobra, mocna kawa wcale nie jest taka zła.
