Solvarme-fladpaneler, der genererer elektrisk strøm

(PhysOrg.com) -- Højtydende nanoteknologiske materialer opstillet på en fladskærmsplatform demonstrerede syv til otte gange højere effektivitet end tidligere termoelektriske solgeneratorer, åbning af sol-termisk elektrisk energikonvertering til en bred vifte af bolig- og industrianvendelser, et hold forskere fra Boston College og MIT rapporterer i tidsskriftet Naturmaterialer .

To teknologier har domineret bestræbelserne på at udnytte kraften fra solens energi. Fotovoltaik omdanner sollys til elektrisk strøm, mens solvarmeproduktion bruger sollys til at opvarme vand og producere termisk energi. Fotovoltaiske celler er blevet udbredt bredt som flade paneler, mens solvarmeproduktion anvender sollysabsorberende overflader, som er mulige i boliger og store industrielle omgivelser.

På grund af begrænsede materialegenskaber, solvarme enheder har hidtil ikke kunnet generere tilstrækkelig elektrisk strøm økonomisk. Holdet introducerede to innovationer:en bedre lysabsorberende overflade gennem forbedrede nanostrukturerede termoelektriske materialer, som derefter blev placeret i en energifangst, vakuumforseglet fladskærm. Kombineret, begge foranstaltninger tilføjede øget elproduktionskapacitet til solvarmeenergiteknologi, sagde Boston College professor i fysik Zhifeng Ren, medforfatter til papiret.

"Vi har udviklet en fladskærm, der er en hybrid, der er i stand til at generere varmt vand og elektricitet i det samme system, " sagde Ren. "Evnen til at generere elektricitet ved at forbedre eksisterende teknologi til minimale omkostninger gør denne type elproduktion selvbærende ud fra et omkostningssynspunkt."

Ved hjælp af nanoteknologiske tekniske metoder, holdet kombinerede højtydende termoelektriske materialer og spektralt selektive solabsorbere i et vakuumforseglet kammer for at øge konverteringseffektiviteten, ifølge medforfatterne, som omfatter MITs Soderberg-professor i Power Engineering Gang Chen, Boston College og MIT kandidatstuderende og forskere ved GMZ Energy, et forskningsselskab for ren energi fra Massachusetts, som er medstiftet af Ren og Chen.

Resultaterne åbner op for en lovende ny tilgang, der har potentialet til at opnå omkostningseffektiv konvertering af solenergi til elektricitet, et fremskridt, der bør påvirke de hastigt voksende markeder for ren energi til boliger og industrier, ifølge Ren.

"Eksisterende solvarmeteknologier gør et godt stykke arbejde med at generere varmt vand. For det nye produkt, dette vil producere både varmt vand og elektricitet, " sagde Ren. "På grund af den nye evne til at generere værdifuld elektricitet, systemet lover at give brugerne en hurtigere tilbagebetaling af deres investering. Denne nye teknologi kan forkorte tilbagebetalingstiden med en tredjedel."