Фотоэлектрическая солнечная энергия стала одним из важнейших возобновляемых источников для производства электроэнергии в контексте энергетического перехода, но она по-прежнему представляет проблемы из-за прерывистого производства солнечной энергии и колеблющегося спроса на энергию . Поэтому необходимы эффективные системы хранения, чтобы гарантировать доступность энергии при увеличении спроса.
Однако эти технологии все еще не работают оптимально, в основном из-за нагрева, которому они подвергаются, что влияет на выработку энергии и долговечность фотоэлектрических систем. Кроме того, современные технологии хранения, такие как батареи, используют неустойчивые материалы.
Международная исследовательская группа под руководством профессора ICREA Каспера Мот-Поульсена с кафедры химической инженерии UPC в Барселонской восточной школе инженерии (EEBE) разработала технологию для решения обеих проблем. Это первое гибридное устройство, которое объединяет кремниевый солнечный элемент с инновационной системой хранения под названием MOST, что означает молекулярные системы хранения солнечной тепловой энергии. Результаты были опубликованы в журнале Joule .
MOST состоит из органических молекул, которые при облучении фотонами высокой энергии, такими как ультрафиолетовый свет , подвергаются химическому преобразованию и сохраняют эту энергию для последующего использования. Особенностью системы является то, что эти молекулы также обеспечивают охлаждение фотоэлектрического элемента, действуя как оптический фильтр и блокируя фотоны, которые обычно вызывают нагрев и снижают эффективность системы. Таким образом, устройство позволяет как генерировать электричество, так и хранить химическую энергию.
Фото: Джоуль (2024). DOI: 10.1016/j.joule.2024.06.012
Повышение энергоэффективности
Новое устройство значительно повышает энергоэффективность. Экспериментальные испытания достигли рекордной эффективности хранения энергии в 2,3% для молекулярной тепловой солнечной энергии. Интеграция этой гибридной системы также снизит температуру фотоэлектрических элементов до 8°C, тем самым сократив потери энергии из-за тепла и увеличив эффективность на 12,6%. Комбинированное устройство работает с эффективностью использования солнечной энергии до 14,9%, что представляет собой улучшение по сравнению с двумя гибридными солнечными системами, работающими независимо.
Сочетание фотоэлектрической энергии с молекулярным теплоаккумулированием не только повысит энергоэффективность , но и поможет снизить зависимость от ископаемого топлива и минимизировать воздействие на окружающую среду, связанное с другими формами хранения энергии, такими как батареи на основе дефицитных и загрязняющих материалов.
Дополнительная информация: Чжихан Ван и др., Гибридное солнечное энергетическое устройство для одновременной генерации электроэнергии и молекулярного хранения солнечной тепловой энергии, Джоуль (2024). DOI: 10.1016/j.joule.2024.06.012
Предоставлено Политехническим университетом Каталонии.