Uus tehnoloogia: kaks korda efektiivsemad päikesepaneelid

http://teadus.err.ee/artikkel?cat=53#arhiiv
09.08.10 | Aine ja tehnika
Toimetas Mart Zirnask

Stanfordi ülikooli insenerid töötasid välja tehnoloogia, mis päikese valgus- ja soojuskiirgust kombineerides võiks päikesepaneelide efektiivsust praegusega võrreldes vähemalt kahekordistada.

"See on tõesti põhimõtteline läbimurre, uus energia muundamise protsess, mitte lihtsalt mõni uus materjal või senise tehnoloogia täiustamine," rääkis Stanfordi ülikooli materjali- ja inseneriteaduste dotsent Nick Melosh Science Daily vahendusel. "Midagi põhimõtteliselt teistsugust selles, kuidas energiat koguda."

Uus tehnoloogia kannab nime PETE (photon enhanced thermionic emission). Ning: kui praeguste, fotoelektriliste päikesepaneelide efektiivsus temperatuuri kasvades väheneb, siis selle puhul hoopis kasvab, kirjeldab Meloshi uurimisrühm ajakirjas Nature Materials.

Enamikus fotoelektrilistest paneelidest muundab päikesevalguse elektriks räni. Ent nõnda suudetakse ära kasutada vaid pool peale langevast päikesevalgusest; ülejäänu tekitab lihtsalt jääksoojust. Ka seda saaks koguda ja elektriks muundada – ent väga kõrgetel temperatuuridel, mida fotoelektrilised süstemid ei saavuta. Teiseks kahaneb soojuse tõustes päikesepaneelide eneste efektiivsus.

Stanfordi teadlased avastasid aga, et kui katta pooljuhtmaterjal (milleks on ka räni) õhukese kihi tseesiumiga (keemiliselt väga aktiivne leelismetall), suudab see elektrit toota nii valgusest kui soojusest.

Ränipatareide tõhusus hakkab kahanema 100 Celsiuse-kraadi juures; PETE aga ei saavuta ka poole kõrgemal temperatuuril veel täit efektiivsust. "See lausa töötabki paremini kõrgematel temperatuuridel," rääkis Melosh. "Mida kõrgem, seda parem."

Sestap töötaks tehnoloogia kõige paremini nn paraboolpeeglitega – kuni 800-kraadist temperatuuri võimaldavate seadmetega, mida enamasti kasutatakse suurtes päikesefarmides. Tavaliselt on neis olemas ka soojust elektriks muundav mehhanism. "Esmalt jõuaks valgus meie PETE-seadmesse," selgitas Melosh. "Kasutaksime ära nii peale langevat valgust kui soojust ja seejärel juhiksime jääksoojuse paneelide endi soojusmuunduritesse."

Siiski: sobivaid pooljuhte, mida tseesiumiga kombineerida, alles otsitakse. PETEi esmane testimine – galliumnitriidiga – andis arvutustega võrreldes tublisti nigelamaid tulemusi. Siiski on numbrid näidanud, et õige materjali puhul võiks uus tehnoloogia anda praegusega võrreldes kahe- kuni kolmekordse efekti.

Lisaks on pooljuhtmaterjali vajadus PETEi puhul üsna väike. "Erinevalt suurtest ränipaneelidest pole materjali maksumus siin tõesti mingi eriline küsimus," rääkis Melosh.

Meloshi hinnangul võiks avastus anda päikeseenergia-lahenduste teostatavusele tõesti olulise tõuke – ka täit efektiivsust saavutamata on PETEi tõhusus praeguste tehnoloogiatega võrreldes märkimisväärne. "Ainuüksi tõestamine, et säärane füüsikaline mehhanism eksisteerib ja töötab, on suur asi," rääkis ta.