El problema de la baixa eficiència de conversió provocada pel sobreescalfament de les cèl·lules fotovoltaiques afecta enormement el rendiment de les cèl·lules fotovoltaiques. Recentment, els investigadors de la Universitat de Stanford han reduït efectivament l'excés de radiació tèrmica de les cel·les fotovoltaiques afegint una capa especial de vidre de quars a la superfície de les cèl·lules fotovoltaiques, superant els problemes de refredament en el desenvolupament de cèl·lules fotovoltaiques d'alta eficiència.
Les cèl·lules fotovoltaiques són una de les fonts d'energia renovable més prometedores i àmpliament utilitzades en el mercat actual. Encara que fàcil de fabricar, sempre hi ha hagut un problema de conversió solar massa baixa. Excloent la inevitable pèrdua d'energia, el sobreescalfament de les cèl lules fotovoltaiques és el principal motiu de la baixa eficiència de conversió. En condicions normals de treball, les cèl·lules fotovoltaiques poden arribar fàcilment a temperatures superiors als 55 graus centígrads, limitant la velocitat de conversió fotoelèctrica mentre es redueix la durada de la bateria. Els mètodes de refrigeració actuals utilitzen principalment dispositius de ventilació i refrigerants líquids, però aquests mètodes són la manca d'economia i afecten el rendiment fotovoltaic.
"El nostre nou enfocament pot reduir passivament la temperatura de funcionament de les cel·les fotovoltaiques, millorant significativament la seva eficiència en la conversió d'energia i la seva vida útil". El físic de la Universitat de Stanford i autor principal del document, Zhu Linxiao, va dir que aquests dos beneficis són conductius per al continu èxit i ampli aplicació de la tecnologia de les cel·les fotovoltaiques.
Les cèl·lules fotovoltaiques són dispositius que converteixen la llum del sol directament en energia elèctrica. El disseny més utilitzat i utilitzat actualment és l'ús de materials semiconductors de silici cristal·lins amb un límit de conversió d'energia superior al 30%. L'energia solar que no es converteix produeix una radiació tèrmica que redueix el rendiment de la cèl·lula fotovoltaica. A 1 grau Celsius, la temperatura de la cèl·lula fotovoltaica es redueix en un 0,5%. A més, l'augment de la temperatura també accelerarà la taxa d'envelliment de les cèl·lules fotovoltaiques, i la taxa d'envelliment es duplicarà per cada augment de 10 graus centígrads.
"Aquest nivell de reducció de la conversió és molt greu", va dir Aaswath Raman, coautor de l'estudi. A la indústria fotovoltaica s'estan utilitzant molts diners per resoldre el problema de la conversió. El nostre mètode de cobertura de cèl·lules fotovoltaiques amb una superfície de vidre especial pot millorar eficaçment l'eficiència fotovoltaica.
En l'espectre, la llum visible porta més energia, mentre que la llum infraroja porta més calor. Els diferents raigs tenen longituds d'ona diferents, i diferents longituds d'ona de la llum tenen una refracció i reflectància diferents quan passen per diferents tipus i formes de superfícies. "El quars és transparent per a la llum visible, però pot ajustar la refracció i la reflectivitat d'algunes longituds d'ona especials de la llum." Fan Shanhui va explicar que aquest disseny de capa fina de quars, mentre reflectia l'infraroig, no afecta el parell de la bateria. L'absorció de la llum visible no disminueix el rendiment de les cèl·lules fotovoltaiques, que és una solució gairebé ideal. El nostre objectiu és reduir la temperatura de funcionament de les cel·les fotovoltaiques i, d'aquesta manera, augmentar la conversió solar.
No obstant això, els resultats anteriors van ser obtinguts per simulació.
Zhu Linxiao i els seus col · laboradors actualment fabriquen aquests dispositius i realitzen experiments de prova. El següent pas és demostrar l'efecte refrigerant de les cèl·lules fotovoltaiques en un ambient exterior. "Creiem que aquest treball resol un important problema tècnic de la generació d'energia fotovoltaica i optimitza el rendiment de les cel·les fotovoltaiques. Per tant, té un gran potencial comercial". Va dir Zhu Linxiao.
