พลังงานแสงอาทิตย์จาก ‘The Dark Side’ ปลดล็อคโดยสูตรใหม่

Solar Power From 'The Dark Side' Unlocked By A New Formula

แผงเซลล์แสงอาทิตย์ในปัจจุบันส่วนใหญ่จะจับแสงอาทิตย์และแปลงเป็นกระแสไฟฟ้าจากด้านที่หันไปทางท้องฟ้าเท่านั้น หากด้านล่างมืดของแผงโซลาร์เซลล์สามารถแปลงแสงอาทิตย์ที่สะท้อนจากพื้นดินได้อาจทำให้เกิดไฟฟ้าได้มากขึ้น

แผงโซลาร์เซลล์สองด้านกำลังช่วยให้แผงควบคุมสามารถนั่งในแนวตั้งบนบกหรือบนหลังคาและในแนวนอนเสมือนเป็นหลังคาของปั๊มน้ำมัน แต่ก็ไม่ทราบแน่ชัดว่าไฟฟ้าเหล่านี้สามารถสร้างพลังงานได้มากแค่ไหน

สูตรทางอุณหพลศาสตร์ใหม่เผยให้เห็นว่าเซลล์ bifacial ที่ประกอบขึ้นเป็นแผงสองด้านจะสร้างพลังงานไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ให้มากขึ้น 15% ถึง 20% โดยเฉลี่ยเมื่อเทียบกับเซลล์ monofacial ของแผงโซลาร์ด้านเดียวในปัจจุบันโดยคำนึงถึงภูมิประเทศที่แตกต่างกันเช่นหญ้าทราย คอนกรีตและดิน

สูตรที่พัฒนาโดยนักฟิสิกส์ของมหาวิทยาลัย Purdue สองคนสามารถใช้ในการคำนวณไฟฟ้าที่เซลล์สุริยะ bifacial สามารถผลิตได้ในไม่กี่นาทีในสภาพแวดล้อมที่หลากหลายตามที่กำหนดโดยข้อ จำกัด ทางอุณหพลศาสตร์

“สูตรเกี่ยวข้องกับสามเหลี่ยมง่าย ๆ แต่การกลั่นกรองปัญหาทางฟิสิกส์ที่ซับซ้อนอย่างยิ่งให้กับสูตรที่เรียบง่ายสง่างามนี้ต้องใช้เวลาหลายปีในการสร้างแบบจำลองและการวิจัยสามเหลี่ยมนี้จะช่วยให้ บริษัท ตัดสินใจได้ดีขึ้นในการลงทุนในเซลล์สุริยะยุคต่อไป พวกเขาจะมีประสิทธิภาพมากขึ้น “นาย Muhammad” Ashraf “Alam ศาสตราจารย์ใจ N. Gupta ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมไฟฟ้าและคอมพิวเตอร์ของ Purdue กล่าว

ในบทความที่ตีพิมพ์ในรายงานของ National Academy of Sciences, Alam และผู้เขียนร่วม Ryyan Khan ปัจจุบันเป็นผู้ช่วยศาสตราจารย์ที่ East West University ในบังคลาเทศยังแสดงให้เห็นว่าสูตรนี้สามารถนำมาใช้ในการคำนวณขีด จำกัด ทางอุณหพลศาสตร์ของเซลล์สุริยะทั้งหมด ช่วง 50 ปีที่ผ่านมา ผลลัพธ์เหล่านี้สามารถนำไปใช้กับเทคโนโลยีที่น่าจะได้รับการพัฒนาในอีก 20 ถึง 30 ปีข้างหน้า

ความหวังก็คือการคำนวณเหล่านี้จะช่วยให้โซล่าฟาร์มสามารถใช้ประโยชน์จากเซลล์ bifacial ได้อย่างเต็มประสิทธิภาพก่อนหน้านี้

“ มันใช้เวลาเกือบ 50 ปีสำหรับเซลล์ monofacial ที่จะปรากฏในสนามด้วยวิธีที่ประหยัดต้นทุน” Alam กล่าว “เทคโนโลยีประสบความสำเร็จอย่างน่าทึ่ง แต่เรารู้แล้วว่าเราไม่สามารถเพิ่มประสิทธิภาพได้อย่างมีนัยสำคัญอีกต่อไปหรือลดค่าใช้จ่ายสูตรของเราจะเป็นแนวทางและเร่งการพัฒนาเทคโนโลยี bifacial ในเวลาที่รวดเร็วขึ้น”

บทความอาจได้รับการคำนวณทางคณิตศาสตร์ทันเวลา: ผู้เชี่ยวชาญคาดการณ์ว่าภายในปี 2573 เซลล์สุริยะแบบ bifacial จะคิดเป็นสัดส่วนเกือบครึ่งหนึ่งของส่วนแบ่งการตลาดสำหรับแผงเซลล์แสงอาทิตย์ทั่วโลก

วิธีการของ Alam เรียกว่า “สามเหลี่ยม Shockley-Queisser” เนื่องจากมันสร้างขึ้นจากการคาดการณ์ของนักวิจัย William Shockley และ Hans-Joachim Queisser เกี่ยวกับประสิทธิภาพเชิงทฤษฎีสูงสุดของเซลล์สุริยะแบบ monofacial จุดสูงสุดนี้หรือขีด จำกัด ทางอุณหพลศาสตร์สามารถระบุได้ในกราฟเส้นที่ลาดลงซึ่งเป็นรูปสามเหลี่ยม

สูตรแสดงให้เห็นว่าประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นของเซลล์แสงอาทิตย์ bifacial จะเพิ่มขึ้นเมื่อแสงสะท้อนจากพื้นผิว อย่างมีนัยสำคัญพลังงานมากขึ้นจะถูกแปลงจากแสงสะท้อนออกมาจากคอนกรีตเช่นเมื่อเทียบกับพื้นผิวที่มีพืชพรรณ

นักวิจัยใช้สูตรเพื่อแนะนำการออกแบบ bifacial ที่ดีขึ้นสำหรับแผงบนพื้นที่การเกษตรและหน้าต่างของอาคารในเมืองที่มีประชากรหนาแน่น แผงโปร่งใสสองด้านอนุญาตให้สร้างพลังงานแสงอาทิตย์บนพื้นที่เพาะปลูกโดยไม่ต้องมีเงาหล่อซึ่งจะบล็อกการผลิตพืช ในขณะเดียวกันการสร้างหน้าต่าง bifacial สำหรับอาคารจะช่วยให้เมืองต่างๆสามารถใช้พลังงานทดแทนได้มากขึ้น

กระดาษยังแนะนำวิธีเพิ่มศักยภาพของเซลล์ bifacial ด้วยการจัดการจำนวนของขอบเขตระหว่างวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่เรียกว่า junctions ที่อำนวยความสะดวกในการไหลของกระแสไฟฟ้า เซลล์สองชั้นที่มีรอยต่อเดี่ยวจะได้รับประสิทธิภาพที่ใหญ่ที่สุดเมื่อเทียบกับเซลล์ monofacial

“ กำไรที่ได้นั้นค่อนข้างน้อย แต่กำไรที่ได้นั้นสำคัญมากคุณจะสูญเสียผลประโยชน์เริ่มแรกเมื่อคุณเพิ่มจำนวนของทางแยก แต่กำไรที่เพิ่มขึ้นยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง “นายข่านกล่าว

สูตรรายละเอียดในกระดาษได้รับการตรวจสอบอย่างละเอียดและพร้อมสำหรับ บริษัท ที่จะใช้เนื่องจากพวกเขาตัดสินใจว่าจะออกแบบเซลล์ bifacial ได้อย่างไร

อ้างอิง : http://th.dsisolar.com/info/solar-power-from-the-dark-side-unlocked-by-a-42394490.html