Le problème du faible rendement de conversion dû à la surchauffe des cellules photovoltaïques affecte considérablement les performances des cellules photovoltaïques. Des chercheurs de l’Université de Stanford ont récemment réduit efficacement le rayonnement thermique excessif des cellules photovoltaïques en ajoutant une couche spéciale de verre de quartz à la surface des cellules photovoltaïques, ce qui a permis de surmonter les problèmes de refroidissement posés par la mise au point de cellules photovoltaïques à haute efficacité.
Les cellules photovoltaïques sont l’une des sources d’énergie renouvelables les plus prometteuses et les plus largement utilisées sur le marché. Bien que facile à fabriquer, il y a toujours eu un problème de conversion solaire trop basse. Hors surtension inévitable, la surchauffe des cellules photovoltaïques est la principale raison du faible rendement de conversion. Dans des conditions de fonctionnement normales, les cellules photovoltaïques peuvent facilement atteindre des températures supérieures à 55 degrés Celsius, ce qui limite le taux de conversion photoélectrique tout en réduisant la durée de vie de la batterie. Les méthodes de refroidissement actuelles utilisent principalement des dispositifs de ventilation et des liquides de refroidissement, mais ces méthodes sont peu économiques et affectent les performances photovoltaïques.
«Notre nouvelle approche peut réduire de manière passive la température de fonctionnement des cellules photovoltaïques, améliorant ainsi considérablement leur efficacité de conversion d'énergie et leur durée de vie.» Le physicien de l'Université de Stanford et auteur principal de l'article, Zhu Linxiao, a déclaré que ces deux avantages étaient propices au succès continu application de la technologie des cellules photovoltaïques.
Les cellules photovoltaïques sont des dispositifs qui convertissent la lumière solaire directement en énergie électrique. La conception la plus aboutie et la plus largement utilisée à l’heure actuelle est l’utilisation de matériaux semi-conducteurs en silicium cristallin avec une limite supérieure de conversion d’énergie de 30%. L'énergie solaire non convertie produit un rayonnement thermique qui réduit les performances de la cellule photovoltaïque. À 1 degré Celsius, la température de la cellule photovoltaïque est réduite de 0,5%. En outre, l'augmentation de la température accélérera également le taux de vieillissement des cellules photovoltaïques, qui sera doublé pour chaque augmentation de 10 degrés Celsius.
"Ce niveau de réduction de la conversion est très grave", a déclaré Aaswath Raman, co-auteur de l'étude. Dans l'industrie photovoltaïque, beaucoup d'argent est utilisé pour résoudre le problème de la conversion. Notre méthode de recouvrement des cellules photovoltaïques avec une surface de verre spéciale peut améliorer efficacement l'efficacité du photovoltaïque.
Dans le spectre, la lumière visible transporte plus d'énergie, tandis que la lumière infrarouge transporte plus de chaleur. Différents rayons ont différentes longueurs d'onde, et différentes longueurs d'onde de la lumière ont des propriétés de réfraction et de réflectance différentes lors du passage à travers différents types et formes de surfaces. «Le quartz est transparent à la lumière visible, mais il peut ajuster la réfraction et la réflectivité de certaines longueurs d'onde de lumière.» Fan Shanhui a expliqué que cette conception de couche mince de quartz, tout en réfléchissant sur l'infrarouge, n'affectait pas la paire de piles. L'absorption de la lumière visible ne dégrade pas les performances des cellules photovoltaïques, solution quasi idéale. Notre objectif est de réduire la température de fonctionnement des cellules photovoltaïques et d'augmenter ainsi la conversion solaire.
Cependant, les résultats ci-dessus ont été obtenus par simulation.
Zhu Linxiao et ses collègues sont en train de fabriquer ces dispositifs et de mener des expériences de test. L'étape suivante consiste à démontrer l'effet de refroidissement des cellules photovoltaïques dans un environnement extérieur. "Nous pensons que ce travail résout un problème technique important de la production d'énergie photovoltaïque et optimise les performances des cellules photovoltaïques. Il présente donc un grand potentiel commercial." Zhu Linxiao a dit.
