Obecna architektura tradycyjnych ogniw termofotowoltaicznych (STPV, thermophotovoltaics) polega na warstwowej budowie. Zewnętrzna powłoka jest skonstruowana po to, aby pochłaniała światło słoneczne. Następnie energia słoneczna jest zamieniana na energię cieplną warstwy pośredniej, której temperatura się podnosi.
Czytaj też: Holendrzy przebili epokową granicę! Tak wydajnego ogniwa fotowoltaicznego jeszcze nie było
Najwyższy limit wydajności pozyskiwania energii słonecznej wynosi 93,3 proc. i jest nazwany limitem Landsberga. Natomiast górna granica wydajności termodynamicznej ogniw termofotowoltaicznych wynosi w przypadku ciała doskonale czarnego 85,4 proc.
Panele słoneczne. Czy jesteśmy już blisko przebicia epokowej granicy?
Naukowcy z Uniwersytetu w Houston znaleźli rozwiązanie, jak podnieść wydajność termodynamiczną, aby zbliżyła się do granicy Landsberga. Wyniki swoich prac zaprezentowali na łamach Physical Review Applied, o czym donosi uniwersytet w informacji prasowej na swojej stronie internetowej.
Bo Zhao, jeden z autorów badania, tłumaczy, na czym polega przełom:
W naszej pracy pokazujemy, że deficyt wydajności jest spowodowany nieuniknioną emisją wsteczną energii w kierunku Słońca, która wynika z tego, że obecnie skonstruowane systemy są dwukierunkowe. Natomiast my proponujemy system STPV bez emisji odwrotnej, który wykorzystuje warstwę pośrednią o innych właściwościach radiacyjnych.
Okazuje się, że zniwelowanie reflektywności warstwy pośredniej pomoże skierować większy strumień fotonów w stronę ogniwa.
Autorzy badania idą nawet w dalej dywagacjach i sugerują, że unowocześnione ogniwa termofotowoltaiczne mogą być źródłem energii 24/7, kiedy tylko podłączone zostaną z odpowiednim magazynem energii cieplnej.