Aurinkokenno toimii kuin kasvin lehti

Kun Oak Ride National Laboratoryn tutkijat käyttävät kaupallista kvanttitietokonetta tunnistaakseen molekyyliehdokkaan tehokkaampien aurinkokennojen kehittämiseen niin Imperial College Londonin ja Penn State Universityn tutkijat ottavat mallia biologiasta.

Jopa 70 prosenttia kaupallisiin aurinkosähköpaneeleihin osuvasta aurinkoenergiasta haihtuu hukkalämpönä, mutta Imperial College Londonin tutkijat ovat esitelleet hybridiä monituottoista aurinkosähkölehtikonseptia, joka hyödyntää lähes 75 prosenttia siihen tulleesta aurinkoenergiasta.

Esitellyssä hybridissä monituottoisessa aurinkosähkölehtikonseptissa hyödynnetään kasvin lehtien biomimeettistä transpiraatiorakennetta.

Tyypillinen kasvin lehti koostuu erilaisista rakenteista, joiden avulla se voi siirtää vettä kasvin juurista lehtiinsä. Tutkijoidenkin aurinkosähkölehti on valmistettu ympäristöystävällisistä, edullisista ja laajalti saatavilla olevista materiaaleista tehokkaan passiivisen lämmönhallinnan ja monitoimisuuden tuottamiseksi.

Tutkijat osoittivat, että heidän biovaikutteinen transpiraatio voi poistaa ~590 W/m2 lämpöä aurinkokennosta, mikä alentaa kennon lämpötilaa noin 26 °C-asteella säteilyteholla 1000 W/m2 ja johtaa suhteellisen 13,6 %:n lisäykseen sähköntuoton tehokkuudessa.

Lisäksi aurinkosähkölehti pystyy synergistisesti hyödyntämään talteen otettua lämpöä tuottamaan lisää lämpöenergiaa ja makeaa vettä samanaikaisesti samassa komponentissa, mikä nostaa aurinkoenergian kokonaishyötysuhteen merkittävästi 13,2 %:sta yli 74,5 %:iin samalla kun tuottaa yli litran puhdasta vettä per tunti ja neliömetri.

Tämä rakenne eliminoi pumppujen, puhaltimien, ohjausyksiköiden ja kalliiden huokoisten materiaalien tarpeen tuottaessaan puhdasta vettä ja lämpöenergiaa ja mukautuu ympäristön lämpötilan ja auringon olosuhteiden vaihteluihin.

Tämän innovatiivisen lehtimäisen suunnitelman toteuttaminen voisi nopeuttaa maailmanlaajuista energiasiirtymää samalla kun vastataan kahteen kiireelliseen maailmanlaajuiseen haasteeseen: lisääntyneen energian ja makean veden tarpeeseen.

Penn Staten tutkijat ovat puolestaan lainanneet ideoita solukalvoista kehittäessään uuden, kustannustehokkaan menetelmän biovaikutteisten aurinkokennojen luomiseksi.

Tutkijat yhdistivät perovskiitista aurinkokennomateriaalia ja syntetisoidun version luonnollisista lipidibiomolekyyleistä, jotka auttavat suojaamaan kennoa kosteuden aiheuttamalta hajoamiselta. Biomolekyylit muodostivat perovskiitin ympärille kalvomaisen kerroksen, mikä lisäsi myös stabiilisuutta ja tehokkuutta testeissä.

Prosessi voi olla hyvä ehdokas kaupallistamiselle, tutkijat toteavat. Biomateriaalien lisääminen ei merkittävästi nostaisi valmistuskustannuksia – materiaalia tarvitaan vain pieni määrä ja biomateriaalit ovat suhteellisen ympäristöystävällisiä.

Aiheesta aiemmin:

Fotosynteesi puhtaan energian tuotantoon

Leväkenno pyörittää Arm Cortex M0+:aa

Välikerrokset tehostavat perovskiittikennoja