Ученые УрФУ предложили конструкцию фотоэлектрических преобразователей (ФЭП), которая позволяет увеличить эффективность солнечных панелей в условиях повышенных температур. Разработка может найти применение в жарких странах, поскольку до сих пор температура выше +20°С приводила к снижению КПД батарей. Cреди технологий преобразования солнечной энергии в электричество особый интерес представляют разработки на основе фотоэлектрических преобразователей (ФЭП).

Фотоэлектрические преобразователи состоят из кремниевых элементов, включенных последовательно-параллельно для генерации напряжения 12-24 вольт. Величина тока зависит от интенсивности солнечного излучения, приходящего на преобразователь, а его пиковая мощность – от температуры окружающей среды. Как сообщили специалисты УрФУ, им удалось повысить КПД солнечных фотоэлектрических преобразователей до 10-12 процентов, тогда как до сих пор повышение температуры окружающей среды выше + 20°С снижало КПД на 0,4-0,5% на каждый градус повышения температуры. По словам ученых, разработанную ФЭП можно использовать в качестве экономичного устройства на возобновляемых источниках энергии в жарких засушливых странах, а также интегрировать с другими видами возобновляемых источников энергии.

«Работа имеет крайне важное прикладное значение для всех экваториальных стран и для южных районов России, т.к. повышение КПД – это общее сокращение издержек, снижение срока окупаемости», – профессор кафедры атомных станций и возобновляемых источников энергии УрФУ Владимир Велькин

В результате исследований ученые разработали эффективный двухповерхностный способ охлаждения фотоэлектрических преобразователей.

«Нам удалось реализовать способ охлаждения ФЭП, использующий комбинацию ребер из алюминия и материала с фазовым переходом (парафиновый воск), что позволяет повысить КПД в условиях экваториальных стран. Также реализована комбинация ультразвукового увлажнителя и ребер из алюминия для эффективного охлаждения панели ФЭП для жарких стран», – сообщил аспирант кафедры атомных станций и возобновляемых источников энергии УрФУ Агьекум Эфраим Бонах.

Ученые проводили исследования на примере особенностей использования солнечной энергии в Гане. В настоящее время на долю возобновляемых источников энергии Ганы приходится лишь 0,5% энергетического баланса, хотя, по словам специалистов УрФУ, ресурсы возобновляемых источников энергии страны очень велики. В связи с этим к 2030 году правительство Ганы планирует увеличить состав ВИЭ в энергетическом балансе страны примерно до 10 процентов. Использованный учеными УрФУ метод определения подходящих участков для разработки различных возобновляемых источников энергии, по их словам, может применяться в любой точке мира, особенно в развивающихся странах.

Результаты исследования могут помочь различным заинтересованным сторонам решить проблемы, с которыми сталкивается сектор возобновляемых источников энергии страны, считают ученые. В ближайшее время специалисты университета займутся упрощением конструкции и снижением затрат на изготовление ФЭП, а также подготовят предложения для его массового применения