Heimild: vísindalega
Flestar sólarplötur í dag fanga sólarljós og breyta því í rafmagn aðeins frá hliðinni sem snýr að himninum. Ef dökka undirhlið sólarborðs gæti einnig umbreytt sólarljósi sem endurspeglast frá jörðu gæti jafnvel meira rafmagn myndast.
Tvíhliða sólarfrumur gera nú þegar kleift að sitja lóðrétt á landi eða á þaki og jafnvel lárétt sem tjaldhiminn af bensínstöð, en það hefur ekki verið vitað nákvæmlega hversu mikið rafmagn þessi spjöld gætu að lokum aflað eða peningana sem þeir gætu sparað.
Ný hitafræðileg uppskrift leiðir í ljós að bifacial frumurnar sem samanstanda af tvíhliða spjöldum mynda að meðaltali 15% til 20% meira sólarljós til rafmagns en einhliða frumur einhliða sólarplötur nútímans, með hliðsjón af mismunandi landslagi eins og grasi, sandi, steypa og óhreinindi.
Hægt er að nota formúluna, þróaða af tveimur eðlisfræðingum frá Purdue háskólanum, til að reikna út á nokkrum mínútum mesta raforku sem bifasílar sólarfrumur geta framkallað í margvíslegu umhverfi, eins og það er skilgreint með hitafræðilegum mörkum.
"Formúlan felur í sér einfaldan þríhyrning en eimingu ákaflega flókna eðlisfræðivandans yfir í þessa glæsilegu einföldu mótun sem krafist er áralangra reiknilíkana og rannsókna. Þessi þríhyrningur mun hjálpa fyrirtækjum að taka betri ákvarðanir um fjárfestingar í næstu kynslóð sólarfrumna og reikna út hvernig á að hanna að þeir séu skilvirkari, “sagði Múhameð„ Ashraf “Alam, Jai N. Gupta, prófessor í Purdue, í rafmagns- og tölvuverkfræði.
Í grein sem birt var í Proceedings of the National Academy of Sciences, sýna Alam og meðhöfundur Ryyan Khan, nú lektor við Austur-vesturháskóla í Bangladess, einnig hvernig nota má formúluna til að reikna hitafræðilega mörk allra sólarfrumna sem eru þróaðar í síðustu 50 árin. Þessar niðurstöður má alhæfa að tækni sem líklega verður þróuð á næstu 20 til 30 árum.
Vonin er sú að þessir útreikningar myndu hjálpa sólarbúum til að nýta sér bifacial frumur til fulls fyrr í notkun þeirra.
„Það tók næstum 50 ár fyrir einstofna frumur að mæta á sviði á hagkvæman hátt,“ sagði Alam. "Tæknin hefur verið ótrúlega vel heppnuð en við vitum núna að við getum ekki aukið skilvirkni þeirra verulega lengur eða dregið úr kostnaði. Formúlan okkar mun leiðbeina og flýta fyrir þróun bifacial tækni á hraðari tíma mælikvarða."
Ritgerðin gæti hafa fengið stærðfræðina leyst rétt á réttum tíma: sérfræðingar áætla að árið 2030 muni bifasílar sólarfrumur standa fyrir nærri helmingi markaðshlutdeildar fyrir sólarplötur um allan heim.
Aðkoma Alam er kölluð „Shockley-Queisser þríhyrningurinn“, þar sem hún byggir á spám vísindamanna William Shockley og Hans-Joachim Queisser um hámarks fræðilegan skilvirkni einstofna sólarfrumu. Hægt er að greina þennan hámarkspunkt, eða hitafræðilega mörkin, á hallandi línurit sem myndar þríhyrningsform.
Formúlan sýnir að hagkvæmni hagnaðar sólfrumna í bifacial eykst með ljósi sem endurspeglast frá yfirborði. Verulega meiri krafti yrði breytt úr ljósi sem endurspeglast í steypu, til dæmis miðað við yfirborð með gróðri.
Vísindamennirnir nota formúluna til að mæla með betri bifacial hönnun fyrir spjöldum á ræktað land og glugga í byggingum í þéttbýlustu borgum. Gegnsætt, tvíhliða spjöld leyfa sólarorku að framleiða á ræktað land án þess að steypa skugga sem myndu hindra framleiðslu ræktunar. Á sama tíma myndi stofnun bifacial glugga fyrir byggingar hjálpa borgum við að nota endurnýjanlega orku.
Í ritgerðinni er einnig mælt með leiðum til að hámarka möguleika bifacial frumna með því að vinna með fjölda marka milli hálfleiðara efna, kölluð mótum, sem auðvelda flæði rafmagns. Bifacial frumur með stökum mótum veita mesta hagkvæmniaukningu miðað við einstofna frumur.
"Hlutfallslegur ávinningur er lítill, en hreinn ávinningur er verulegur. Þú tapar upphaflegum ávinnings þegar þú fjölgar mótum, en hreinn ávinningur heldur áfram að aukast," sagði Khan.
Formúlan, sem er tilgreind í blaðinu, hefur verið rækilega staðfest og er tilbúin fyrir fyrirtæki til að nota þegar þau ákveða hvernig eigi að hanna bifacial frumur.
