Фотоволтайк хавтангийн талаарх хамгийн сүүлийн үеийн судалгаа

Одоогийн байдлаар судлаачид фотоволтайкийн судалгааны гурван үндсэн чиглэлээр ажиллаж байна: талст цахиур, перовскит болон уян хатан нарны зай. Эдгээр гурван чиглэл нь бие биенээ нөхөж байгаа бөгөөд фотоволтайкийн технологийг бүр ч үр ашигтай болгох боломжтой.

Кристалл цахиур нь нарны хавтангуудад хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг хагас дамжуулагч материал юм. Гэсэн хэдий ч түүний үр ашиг нь онолын хязгаараас хамаагүй доогуур байна. Тиймээс судлаачид дэвшилтэт талст фотоэлектрик цэнэгт хошууг хөгжүүлэхэд анхаарлаа хандуулж эхэлсэн. Үндэсний сэргээгдэх эрчим хүчний лаборатори нь одоогоор 30% хүртэл үр ашигтай байх төлөвтэй III-V олон холболттой материалыг боловсруулахад анхаарлаа хандуулж байна.

Перовскит бол харьцангуй шинэ төрлийн нарны зай бөгөөд саяхан үр дүнтэй, үр ашигтай болох нь батлагдсан. Эдгээр материалыг "фотосинтезийн цогцолбор" гэж нэрлэдэг. Тэдгээрийг нарны зайн үр ашгийг нэмэгдүүлэхэд ашиглаж ирсэн. Дараагийн хэдэн жилийн дотор тэдгээрийг арилжааны зориулалтаар ашиглах төлөвтэй байна. Цахиуртай харьцуулахад перовскит нь харьцангуй хямд бөгөөд өргөн хүрээний хэрэглээтэй.

Перовскитийг цахиурын материалтай хослуулан үр дүнтэй, бат бөх нарны зай хураагуур үүсгэж болно. Перовскитийн талст нарны зай хураагуур нь цахиураас 20 хувиар илүү үр ашигтай байж болно. Перовскит болон Si-PV материалууд нь 28 хувь хүртэлх дээд амжилтын үр ашгийг харуулсан. Үүнээс гадна судлаачид нарны зай хураагуурыг хавтангийн хоёр талаас эрчим хүч цуглуулах боломжийг олгодог хоёр талын технологийг боловсруулсан. Энэ нь арилжааны хэрэглээнд онцгой ач холбогдолтой бөгөөд учир нь угсралтын зардлыг хэмнэдэг.

Перовскитээс гадна судлаачид цэнэг зөөгч эсвэл гэрэл шингээгч болж чадах материалыг судалж байна. Эдгээр материалууд нь нарны зайг илүү хэмнэлттэй болгоход тусалдаг. Түүнчлэн тэдгээр нь эвдрэлд бага өртөмтгий хавтангуудыг бий болгоход тусалдаг.

Судлаачид одоогоор маш үр ашигтай Тандем Перовскит нарны зай хураагуур бүтээхээр ажиллаж байна. Энэхүү зай хураагуурыг дараагийн хэдэн жилд арилжааны зориулалтаар ашиглах төлөвтэй байна. Судлаачид АНУ-ын Эрчим хүчний яам болон Үндэсний Шинжлэх Ухааны Сантай хамтран ажиллаж байна.

Үүнээс гадна судлаачид харанхуйд нарны эрчим хүчийг хураах шинэ аргууд дээр ажиллаж байна. Эдгээр аргуудад нарны нэрэлт багтдаг бөгөөд энэ нь хавтангаас гарч буй дулааныг ашиглан усыг цэвэршүүлдэг. Эдгээр аргуудыг Стэнфордын Их Сургуульд туршиж байна.

Судлаачид мөн термоцацраг туяаны PV төхөөрөмжүүдийн хэрэглээг судалж байна. Эдгээр төхөөрөмжүүд нь шөнийн цагаар цахилгаан үйлдвэрлэхийн тулд самбараас гарч буй дулааныг ашигладаг. Энэ технологи нь хавтангийн үр ашиг хязгаарлагдмал хүйтэн уур амьсгалд онцгой ашигтай байж болно. Харанхуй дээвэр дээр эсийн температур 25 хэмээс дээш хүртэл нэмэгдэж болно. Эсийг усаар хөргөх боломжтой бөгөөд энэ нь тэднийг илүү үр дүнтэй болгодог.

Эдгээр судлаачид саяхан уян хатан нарны зай хураагуур ашиглах аргыг нээжээ. Эдгээр хавтан нь усанд живэхийг тэсвэрлэх чадвартай бөгөөд маш хөнгөн жинтэй. Тэд мөн машинд дайрагдахыг тэсвэрлэх чадвартай. Тэдний судалгааг Eni-MIT Alliance Solar Frontiers хөтөлбөр дэмжиж байна. Тэд мөн фотоэлектрик зай хураагуурыг турших шинэ аргыг боловсруулж чаджээ.

Фотоволтайк хавтангийн талаарх хамгийн сүүлийн үеийн судалгаа нь илүү үр ашигтай, хямд, удаан эдэлгээтэй технологийг хөгжүүлэхэд чиглэгдэж байна. Эдгээр судалгааны ажлыг АНУ болон дэлхий даяар олон төрлийн бүлгүүд хийж байна. Хамгийн ирээдүйтэй технологиудад хоёр дахь үеийн нимгэн хальсан нарны зай болон уян хатан нарны зай багтдаг.