פאנלים סולאריים קיימים כבר זמן מה, אך החומרים מהם הם עשויים הופכים אותם לא מסוגלים להמיר יותר מרבע מאנרגיית השמש לחשמל שמיש. על פי חישובי MIT, בית ממוצע באריזונה שטופת השמש עדיין זקוק לכ- 574 רגל מרובע של לוחות סולאריים (בהנחה של כ- 15 אחוז יעילות) בכדי לענות על צרכי האנרגיה היומיים שלו. בוורמונט צוננת ואפורה-חורפית, אותו בית היה זקוק לגובה של 861 רגל. זה הרבה ציפוי.
זו הסיבה שחוקרי MIT עשו ניסויים בתהליך חדש לחלוטין להמרת אור שמש - כזה שמנצל את הטמפרטורות הגבוהות במיוחד כדי להעלות את היעילות. אם זה עובד בקנה מידה גדול, היינו יכולים לראות פאנלים סולאריים יעילים יותר בפראות בשנים הבאות, ובאופן פוטנציאלי לשנות את המשחק לאנרגיה סולארית.
"עם המחקר שלנו אנו מנסים לטפל במגבלות הבסיסיות של המרת אנרגיה פוטו-וולטאית", אומר דייוויד בירמן, אחד החוקרים המובילים את הפרויקט.
הטכנולוגיה הופכת את אור השמש לחום ואז ממירה את החום חזרה לאור. התהליך משתמש בריכוז אור מסוגים המכונים "פולט בולם", עם שכבה סופגת של צינורות פחמן שחור מוצקים ההופכים את אור השמש לחום. כאשר הטמפרטורות מגיעות ל -1, 000 מעלות צלזיוס בערך (חם כמו לבה מהרי געש רבים, רק כדי לתת לך מושג), שכבה פולטת, העשויה מקריסטל פוטוני, מחזירה את האנרגיה בחזרה כסוג האור שתא השמש יכול להשתמש בו.
פילטר אופטי משקף את כל חלקיקי האור שלא ניתן להשתמש בהם, תהליך המכונה "מיחזור פוטון." זה מגביר את היעילות באופן דרמטי, מה שהופך את התאים ליעילים פי שניים מהתקן הנוכחי.
באופן ראוי לכינוי הטכנולוגיה "תאים סולאריים חמים". התאים נקראו לאחרונה כאחד מ"עשר הטכנולוגיות של פריצת הדרך של MIT Technology Review "משנת 2017. עורכי הפרסום עורכים רשימה זו מדי שנה מאז 2002. השנה, הטכנולוגיות מ- שתלים מוחיים, ממשאיות לנהיגה עצמית וכלה במצלמות המסוגלות לקחת selfies של 360 מעלות, "ישפיעו על הכלכלה והפוליטיקה שלנו, ישפרו את הרפואה או ישפיעו על התרבות שלנו", על פי MIT Technology Review . "חלקם נפרשים כעת; לאחרים ייקח עשור ויותר להתפתח", אומרים העורכים. "אבל אתה צריך לדעת על כולם ברגע זה."
צינורות הפחמן השחורים מהווים את שכבת פולט הבולחן של הפאנל. (MIT) הטכנולוגיה עדיפה על תאים סולאריים סטנדרטיים ברמה בסיסית מאוד. חומר המוליכים למחצה של תאים סטנדרטיים, שהוא כמעט תמיד סיליקון, בדרך כלל לוכד אור מהסגול הסגול לאדום. המשמעות היא ששאר ספקטרום אור השמש הולך לאיבוד. בגלל בעיה בסיסית זו, תאים סולאריים יכולים להמיר רק כשליש מאנרגית אור השמש לחשמל. הגבול העליון הזה, היעילות התיאורטית המרבית של תא סולארי, נקרא גבול שוקלי-קוויסר. פאנלים סולאריים המיוצרים לשימוש ביתי ממירים בדרך כלל הרבה פחות מגבול שוקלי-קויסר, מכיוון שהחומרים היעילים ביותר עדיין יקרים במיוחד. אבל עם תאי השמש החמים, גבול זה, שנמצא במקום יותר מ 50 שנה, יכול להיות היסטוריה.
בשלב זה, לחוקרים יש רק אב-טיפוס. עבר עשור או יותר עד שנראה את תאי השמש החמים האלה בשוק. נכון לעכשיו, החומרים כה יקרים, עד שיהיה קשה להפוך את התאים לפאנלים בגודל הנדרש לשימוש מסחרי.
"עלינו לפתור מגוון שלם של בעיות הקשורות לגודל המכשיר בכדי לייצר כוחות שהם פתרונות מועילים לאנשים ובעיותיהם", אומר בירמן.
בירמן ועמיתיו לפרויקט, אנדריי לנדרט, איבן סלנוביץ ', מרין סולג'יץ', ווקר צ'אן ואוולין נ. וואנג, הם אופטימיים ביכולתם להתגבר על גבולות אלה. הם גם מקווים להבין כיצד לאחסן חום נוסף לשימוש מאוחר יותר. פירוש הדבר יכול להיות אנרגיה נקייה בימים המעוננים של חורף. אפילו בוורמונט.
