Сферические солнечные элементы вырабатывают в 2 раза больше электроэнергии, чем плоские

Группа исследователей из Саудовской Аравии нашла простой способ собирать максимум солнечного света, в том числе рассеянного. Они создали прототип солнечной батареи в виде шара размером с мяч для пинг-понга. При изготовлении устройства ученые использовали разработанную ими ранее технологию, позволяющую делать тонкие и гибкие фотоэлементы при помощи гофрирования.

Лабораторные эксперименты показали, что такая конструкция может вырабатывать на 15–100% больше энергии по сравнению с плоской панелью аналогичной площади. Такой результат достигается за счет того, что сферическая поверхность собирает свет одновременно с множества направлений.

Изначально при прямом воздействии лучей солнечный модуль в виде шара выдает на 24% процента больше энергии, чем плоская. Однако по мере нагрева фотоэлементов разница в мощности возрастает до 39% благодаря тому, что сферическая поверхность лучше рассевает тепло, а потому меньше теряет эффективность.

 

При отсутствии прямых солнечных лучей сферический солнечный элемент вырабатывает на 60% больше электроэнергии, чем традиционный. Дополнительно отдачу можно увеличить, добавив отражающий свет фон. В ходе исследований наилучший результат — в 2 раза большая мощность, чем у плоской батареи — был получен при использовании шестиугольного алюминиевого отражателя.

В экспериментальной сферической панели используются кремниевые фотоэлементы, которые сейчас применяются почти в 90% серийных солнечных батарей. Поэтому если разработка окажется экономически выгодной, наладить ее массовое производство будет относительно просто.

Солнечная батарея в виде шара создана из обычной плоской панели путем ее сгибания по предварительно прорезанным канавкам. Конечно, удаление части фотоэлементов по линиям сгиба уменьшает площадь, способную поглощать свет. Однако такие батареи по сравнению с плоскими менее склонны к накоплению пыли и снижению мощности из-за нагрева, не требуют применения дорогостоящих треккеров (устройств для поворота вслед за перемещением солнца по небу).

Сейчас саудовские ученые планируют тестировать свою разработку в реальных условиях, а также изготавливать и испытывать сферические солнечные панели с площадью поверхности от 9 до 92 м2. Кроме того, они работают над автоматизацией процесса производства солнечных батареи в виде шара, исследуют эффективность размещения фотоэлементов на поверхностях другой формы, создают дроны с покрытием из солнечных панелей.