Stanford-forskere tester ut et krystallmateriale som kan kjøle ned solceller og øke effektiviteten betraktelig. Bildet er en illustrasjon. (Bilde: WILLIAM HONG)

KJØLING AV SOLCELLER

Vil gjøre solceller mer effektive ved å sende varmen ut i verdensrommet

Krystallmateriale kan kjøle solceller og gjøre dem mer effektive.

Når det skal produseres strøm fra solceller, er det viktig å holde temperaturen så lav som mulig. Jo høyere temperatur det er i solcelleanlegget, jo lavere spenning oppnås.

Solcelleanlegg i områder med lav temperatur har ofte et reelt utbytteforhold som er høyere om vinteren enn om sommeren, viser en rapport fra det internasjonale energibyrået IEA.

Effektiv avkjøling er derfor viktig, og nå har ingeniører ved Stanford University utviklet en metode som i praksis bruker universet som kjøler.

Norwegian Tech Awards: Denne norske solcellelampen gir lys til snart 2 millioner mennesker

Omdanner varme til IR-stråling

Trikset er å omdanne varme til infrarød stråling med en bølgelengde på mellom 8 og 13 mikrometer. Jordens atmosfære er ifølge forskerne gjennomsiktig for slik stråling, slik at varmen i realiteten dumpes i verdensrommet.

Omdanningen skjer passivt, slik at varme som tas opp omdannes til infrarød stråling på den aktuelle bølgelengden så snart materialet varmes opp. Metoden ble først vist frem i fjor, da Stanford-forskere utviklet materialet som en metode for å avkjøle bygninger, skriver IEEE Spectrum.

Dette systemet baserer seg imidlertid på refleksjon av 97 prosent av sollyset, som ikke akkurat er ønskelig når man vil høste energi fra sollys.

Nå er deler av systemet flyttet til solceller, og skal kunne kjøle solcellen med så mye som 13 grader celsius, og dermed øke spenningen fra cellen. Mer energi fra samme mengde sollys, med andre ord.

Les også: Satte rekord med solceller som er perfekte for norske forhold

Ved å benytte fotoniske silikakrystaller kan varme avgis som infrarød stråling med en spesifikk bølgelengde, som passerer atmosfæren lett.
Ved å benytte fotoniske silikakrystaller kan varme avgis som infrarød stråling med en spesifikk bølgelengde, som passerer atmosfæren lett. Stanford University

Tynt og gjennomsiktig

Dette oppnås ved å ta i bruk gjennomsiktige fotoniske krystaller av silika, altså silisumdioksid eller kiselsyre. Laget er en halv millimeter tykt. Dette laget kan legges på solceller, og vil trekke varme fra disse. Varmen genererer deretter IR-stråling.

Ved å benytte materialet sammen med krystallinske silisiumsolceller kan virkningsgraden potensielt økes med én prosent. I slike solceller reduseres virkningsgraden i takt med økende temperatur. Materialet vil også reflektere noe lys tilbake til solcellen, og vil øke effektiviteten noe.

Metoden er beskrevet i en rapport publisert i Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS). Dette skal være første gang slik kjøling er brukt i kombinasjon med utnyttelse av sollys.

Les også: Nå kan du få solceller på taket - uten at det synes

Har flere bruksområder

Stråling som metode for å kvitte seg med varme er for all del ingen ny idé. Det meste avgir varme på denne måten. Materiale som er brukt er imidlertid spesielt godt egnet til å ta opp varme og avgi den som IR-stråling.

Foreløpig er metoden ikke testet ut i stor skala, men det er mulig at den kan åpne for nye teknologiske muligheter i fremtiden. Testene er ikke utført med solceller, men en solfanger som etterligner solceller. Materialet fungerer dessuten best i tørre omgivelser med mye sollys, altså i praksis ørkenklima.

Metoden kan brukes med alt som absorberer sollys, og den kan brukes til å avkjøle objekter som er eksponert for dette. Dette kan for eksempel være biler, med fordelen at du ikke trenger å bruke like mye energi på å avkjøle kupéen på varme dager. Siden krystallmaterialet er gjennomsiktig kan det legges på karosseriet nærmest usynlig.

Stor test: Stor test: Disse solcellene er best for norske forhold