Солнечная энергетика – шаг в будущее

Солнечная энергия – экологически чистая альтернатива традиционному ископаемому топливу, поэтому в последнее время значительно выросла потребность в устройствах, которые могут преобразовывать ее в электричество, – это, в частности, фотоэлектрические элементы. Уже разработаны различные типы фотоэлектрических приборов, однако эффективность фотоэлектрического преобразования все еще нуждается в улучшении, и поэтому создание методов повышения их эффективности – приоритетная задача многих исследователей.

Молодые ученые Илхом Махсумов и Евгений Сироткин под руководством доктора технических наук, профессора кафедры электрических станций, сетей и систем электроснабжения Политехнического института ЮУрГУ Ирины Кирпичниковой создали голографическую пленку, которая повысит эффективность работы фотоэлектрических систем в условиях жаркого климата: защитит модули от перегрева и позволит вырабатывать больше энергии за счет увеличения концентрации солнечных лучей.

Большинство фотоэлектрических модулей спроектированы таким образом, что наиболее эффективно работают в стандартных испытательных условиях, то есть при освещенности 1000 Вт/м2 и температуре воздуха +25°С. Однако в реальных условиях эксплуатации, на открытом воздухе модуль, как правило, работает при более высокой температуре, что приводит к снижению генерируемой мощности и сокращению срока службы.

– Голографическая пленка на основе призматических концентраторов (призмаконов) из прозрачного материала содержит голографические линзы бесконечно малых размеров. Сверху она покрыта ультратонким слоем напыления из редкоземельных металлов. Этот слой отражает инфракрасное излучение и пропускает видимое. Внутренняя структура пленки выполнена в виде миниатюрных пирамид – призматических концентраторов, способных эффективно улавливать световые лучи и за счет многократного отражения внутри призм концентрировать их на поверхности солнечного модуля. Это решение увеличивает эффективность солнечных модулей даже при пасмурной погоде, – поясняет профессор Кирпичникова.

Новое решение улучшит работу солнечных батарей

Принцип работы голографической пленки заключается в том, что солнечные лучи попадают на поверхность модуля, при этом инфракрасная часть спектра отражается от металлизированного верхнего слоя пленки, предотвращая перегрев модуля, а видимая попадает на пирамидальную структуру концентраторов, и, неоднократно преломляясь в них, благодаря внутреннему отражению, концентрируется на солнечном элементе, вне зависимости от угла падения лучей на модуль.

Эта пленка может применяться на любых органических и неорганических фотоэлектрических элементах, фотоэлектрических панелях, солнечных тепловых панелях, на источниках освещения, светоотражающем материале, используемом на дорожных знаках. Кроме того, она дает возможность получить большое количество вариантов в направлении световых лучей, которые часто не могут быть получены иным образом.

Такое простое и экономичное решение в целом способствует повышению эффективности работы солнечного модуля, предотвращает его перегрев и выход из строя и позволяет увеличить выработку электроэнергии.

ЮУрГУ – это университет цифровых трансформаций, где ведутся инновационные исследования по большинству приоритетных направлений развития науки и техники. В соответствии со стратегией научно-технологического развития РФ он сфокусирован на развитии крупных научных междисциплинарных проектов в области цифровой индустрии, материаловедения и экологии. В Год науки и технологий ЮУрГУ примет участие в конкурсе по программе «Приоритет-2030». Вуз выполняет функции регионального проектного офиса Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня (УМНОЦ).