עיצוב פאנל סולרי של ICFO מכוון לצמצום הפסדי פליטת אור

חוקרים ב-Institut de Ciències Fotòniques (ICFO) דיווחו על עיצוב חדש לפאנל סולרי שמטפל בהפסד בולצמן, האנרגיה שאבדה לאור שפאנלים סולריים פולטים, ועשוי להעלות את היעילות לכיוון כ-43 אחוז, לעומת הגבול התאורטי הנוכחי של 33.16 אחוז. העבודה פורסמה ב-Energy & Environmental Science והראתה שיפור יעילות של כ-0.85 אחוז בתא סולרי אורגני ניסיוני. לפי החוקרים, העיקרון הבסיסי אמור לחול על כל סוגי התאים הפוטו-וולטאיים.

הגבלת פליטת האור

בצורתם הפשוטה ביותר, פאנלים סולריים מכילים חומר מוליך למחצה, לרוב סיליקון גבישי, שמשחרר אלקטרונים כשהם נחשפים לאור השמש, ויוצר זרם חשמלי. חלק מהאנרגיה הסולרית הופכת לחום או נפלטת מחדש כאור. מדענים חקרו שיטות להפחתת הפסד אנרגיה תרמית, כולל החלפת המוליך למחצה של הפאנל, אך מרכיב האור היה קשה יותר לטיפול.

במאמר, חוקרי ICFO התייחסו ל״אי ההתאמה בין ספיגת אור השמש הצרה לבין חרוטי הפליטה הרחבים יותר״ של פאנלים סולריים. הם התחילו בתא סולרי אורגני, החליפו את אלקטרודת החזית שלו מאינדיום-טין-אוקסיד באלקטרודת כסף דקה, והפכו את התא לחלל אופטי. התא עדיין אפשר לאור השמש להיכנס אך פלט פחות אור בזוויות רחבות.

מה משמעות התוצאה

השינוי שיפר את היעילות של התא הסולרי שלהם בכ-0.85 אחוז. ד״ר Francisco Bernal Texca, המחבר הראשון של המחקר, אמר בהודעה לעיתונות של ICFO שאם ניתן יהיה לצמצם את חרוט הפליטה כך שיתאים מקרוב יותר לחרוט הספיגה של אור השמש הנכנס, תאים סולריים יוכלו באופן עקרוני להתקרב ליעילויות קרובות ל-43 אחוז.

הגבול התאורטי הנוכחי הוא 33.16 אחוז, הידוע כגבול Shockley-Queisser, בעוד שפאנלים סולריים לצרכנים פועלים בדרך כלל ב-20 עד 23 אחוז. אם ניתן יהיה להעלות את היעילות מ-33.16 אחוז לכ-43 אחוז, עשויים להיות לכך יתרונות משמעותיים שיחלחלו לפאנלים סולריים לצרכנים.

התקדמות נוספת לאחרונה

זו לא פריצת הדרך היחידה לאחרונה בטכנולוגיית פאנלים סולריים ב-2026. חברת LONGi הסינית חשפה ביולי תא סולרי ביעילות של 35.5 אחוז וטענה שהתא הפוטו-וולטאי שבו היא משתמשת גם הוא יכול תאורטית להשיג 43 אחוז. בארה״ב גם הולך וגדל האימוץ של פאנלים סולריים למרפסת בחיבור לחשמל, אם כי מחקר חדש לא אומר שצרכנים יוכלו לקנות מחר פאנל בעל יכולת גבוהה יותר.

מקורות: Engadget