Yale-ingenieur om 'hete' zonnecellen te bouwen

Yale-ingenieur om 'hete' zonnecellen te bouwen

Anonim

door Rase Mccray, Yale University

Universitair hoofddocent elektrotechniek Minjoo Larry Lee heeft $ 2.540.000 gekregen voor het ontwikkelen van dual-junction zonnecellen die efficiënt kunnen werken bij extreme temperaturen boven 750 graden Fahrenheit. Naast het direct omzetten van een deel van het zonlicht in elektriciteit, zullen de zonnecellen de rest van het licht gebruiken om vloeistoffen op hoge temperatuur te verwarmen die een stoomturbine kunnen aandrijven of worden opgeslagen voor later gebruik.

"Ons project heeft als doel een fotovoltaïsch apparaat te maken dat kan werken bij temperaturen zo heet als de binnenkant van een steenoven", zegt Lee, die aan dit project zal samenwerken met Emcore Corporation en het National Renewable Energy Laboratory. "Dit is absoluut risicovol onderzoek, omdat zonnecellen nog nooit zo heet zijn geweest en ze bij die temperatuur lange tijd betrouwbaar en efficiënt moeten zijn. Maar de potentiële uitbetalingen zijn enorm."

Lee's project, gesponsord door een subsidie ​​van het Advanced Research Projects Agency for Energy van het Amerikaanse ministerie van Energie, bouwt voort op de technologie van fotovoltaïsche zonnepanelen. Hoewel de huidige fotovoltaïsche panelen efficiënt een deel van het zonnespectrum direct in elektriciteit omzetten, worden ze aanzienlijk minder efficiënt naarmate ze warmer worden - een onvermijdelijk neveneffect van het absorberen van zonlicht.

In tegenstelling tot traditionele fotovoltaïsche cellen, die hun efficiëntie behouden door de warmte weg van het paneel te verspreiden of het paneel op een bepaalde manier af te koelen, zullen Lee's panelen worden gebouwd van materialen die efficiënt kunnen werken bij temperaturen die veel hoger zijn dan het typische paneel en integreren met een zonnewarmte collector die het ongebruikte deel van het lichtspectrum absorbeert en omzet in warmte.

De panelen zullen technologie uit geconcentreerde zonne-energie gebruiken - een andere methode voor het opvangen van zonne-energie die wordt gebruikt in verschillende grote zonne-energiecentrales - om de warmte over te dragen naar vloeistoffen op hoge temperatuur die kunnen worden gebruikt om een ​​stoomturbine aan te drijven en elektriciteit te genereren. Deze vloeistoffen kunnen ook gemakkelijk worden opgeslagen, zodat de warmte-energie kan worden verzonden wanneer de zon niet schijnt of wanneer de vraag naar elektriciteit stijgt; deze methode om zonne-energie op te slaan is goedkoper dan energie in batterijen, merkt Lee op.

"De huidige hoge kosten voor het opslaan van zonne-elektriciteit in batterijen, in combinatie met de natuurlijke variatie van beschikbaar zonlicht, zullen de economische drive voor fotovoltaïsche marktgroei verzwakken", zegt Lee. "Ons project gaat beide uitdagingen aan door de beste elementen van fotovoltaïsche panelen te nemen en ze te combineren met de beste elementen van geconcentreerde zonne-energie."

Het project wordt gefinancierd door ARPA-E's Full-spectrum Optimized Conversion and Utilization of Sunlight (FOCUS) -programma.