Учёные из Университета Лафборо создали солнечные панели, которые работают эффективнее при нагревании. Новая технология PEC повышает эффективность и снижает стоимость возобновляемой энергетики.
Традиционная солнечная энергетика давно страдает от одной проблемы — перегрева панелей. С ростом температуры их эффективность снижается, что особенно критично для регионов с жарким климатом. Но новое исследование британских учёных полностью меняет правила игры. Оказывается, существуют системы, которым жара не только не вредит, но и помогает работать лучше. Речь идёт о фотоэлектрохимических проточных ячейках (PEC), которые используют тепло для ускорения внутренних реакций и накопления энергии.
Технология фотоэлектрохимических ячеек
PEC-ячейки представляют собой инновационную установку, в которой солнечная энергия преобразуется не только в электричество, но и в химическую энергию, аккумулируемую в жидком электролите. В отличие от классических кремниевых панелей, эта система работает с двойным эффектом: улавливает свет и использует тепло для усиления электрохимических процессов.
Учёные из Университета Лафборо установили, что оптимальная рабочая температура таких ячеек составляет около 45°C. В этот момент ионы внутри электролита начинают двигаться быстрее, ускоряя реакции и повышая общий КПД системы.
Преимущества перед традиционными солнечными панелями
Классические солнечные панели теряют до 20% эффективности при нагреве выше +30°C. Именно поэтому инженеры вынуждены применять дорогостоящие системы охлаждения. В случае PEC-ячеек ситуация противоположная: рост температуры приводит к росту эффективности. Это значит, что:
- отпадает необходимость в вентиляторах, жидкостных радиаторах и других системах отвода тепла;
- уменьшаются затраты на установку и обслуживание;
- снижается себестоимость солнечной энергии;
- повышается срок службы систем за счёт упрощённой конструкции.
Таким образом, фотоэлектрохимические панели могут стать выгодным решением для стран с жарким климатом, где традиционные солнечные установки быстро теряют производительность.
Принцип работы новой технологии
В PEC-ячейке солнечный свет возбуждает электроны, которые запускают электрохимические реакции в жидком электролите. Тепло, которое обычно разрушает работу обычных панелей, здесь усиливает процесс, ускоряя движение ионов. По сути, система объединяет свойства солнечной панели и аккумулятора, превращая её в компактный гибрид «генератор + накопитель».
Доктор Довон Баэ, руководитель исследования, отметил: «Вместо того, чтобы бороться с теплом, мы можем использовать его в своих интересах. Это коренным образом меняет традиционные представления о солнечной энергетике».
Сравнение с существующими решениями
Современные солнечные фермы требуют либо воздушного охлаждения, либо дорогих жидкостных систем. Их КПД в жаркую погоду падает, а затраты на инфраструктуру увеличиваются. В отличие от них, PEC-ячейки демонстрируют рост производительности в условиях, где обычные панели становятся убыточными.
По своим характеристикам новая технология ближе к концепции интегрированных решений «солнце + хранение энергии», которая сегодня считается ключевой для стабильных возобновляемых источников. Если классические панели вырабатывают электричество и подают его в сеть или на батареи, PEC-ячейки сразу же запасают энергию внутри себя, снижая потери и повышая надёжность.
Перспективы внедрения
Когда технология получит широкое распространение, это поможет существенно изменить рынок солнечной энергетики. В частности:
- стоимость солнечных установок снизится за счёт отказа от систем охлаждения;
- появится возможность эффективного внедрения в пустынных и жарких регионах;
- возобновляемая энергетика станет более стабильной за счёт встроенного накопления энергии;
- возможно создание автономных мини-станций для бытового и промышленного использования.
По оценкам аналитиков, именно комбинация солнечных панелей и накопителей энергии является будущим энергетики. Новое открытие британских учёных делает этот переход более реальным и доступным.
