Sẽ có nhiều điện hơn được tạo ra bằng cách sử dụng một ống kính để tập trung ánh sáng mặt trời vào pin mặt trời?

Tôi đã tự hỏi về câu hỏi này trong một thời gian khá lâu. Giả sử một trường hợp lý tưởng, năng lượng từ các photon đánh vào pin mặt trời được chuyển đổi thành năng lượng điện như được mô tả bởi phương trình:

$RI^2t=W\equiv E=\hbar\nu$

trong đó là tần số của photon. Sử dụng ống kính sẽ không làm tăng tần số photon, do đó không tạo ra thêm điện.$\nu$

Tôi có đúng không khi nghĩ rằng sẽ không có thêm điện sẽ được tạo ra bởi pin mặt trời khi một thấu kính được sử dụng để tập trung ánh sáng vào chúng?

Phương trình của bạn là một phần chính xác. Bạn đã tính năng lượng trên mỗi photon ( ), nhưng bạn đã bỏ qua số lượng photon. Đó là lý do tại sao các đơn vị không khớp nhau (năng lượng là năng lượng trên mỗi đơn vị thời gian, trong khi bạn chỉ có năng lượng cho mỗi photon).$\hbar \nu$

Công suất lý tưởng (năng lượng trên một đơn vị thời gian) phụ thuộc vào diện tích của bảng mặt trời, , số lượng photon chiếu vào mỗi đơn vị thời gian ( ) và năng lượng của mỗi photon, , sao cho .$A_p$$\Phi$$E$$W_{Ideal} =A_p \cdot \Phi \cdot E$

Một thấu kính hoặc gương có thể tập trung ánh sáng (một luồng photon) vào một khu vực nhỏ. Trong điều kiện thực sự lý tưởng, diện tích của ống kính ( ), sẽ thay thế trong công thức trên. Vì vậy, nếu ống kính lớn hơn bảng mặt trời, nó có thể thu được một luồng photon lớn hơn và hướng chúng vào bảng điều khiển, tăng sức mạnh.$A_L$$A_p$

Có, tăng độ chiếu sáng trên pin mặt trời bằng cách sử dụng ống kính hoặc gương làm tăng sản lượng điện.

Tuy nhiên, có những yếu tố hạn chế. Hiệu quả của pin mặt trời giảm theo nhiệt độ. Dòng điện vẫn tỷ lệ thuận với thông lượng photon, nhưng điện áp mạch mở giảm khi tiếp giáp bán dẫn được nung nóng. Tuy nhiên, nhiều từ thông mang lại nhiều năng lượng hơn, mặc dù không hoàn toàn tuyến tính.

Hãy tiếp tục và pin mặt trời trở nên nóng đến mức chất bán dẫn được tạo ra từ không còn hoạt động như chất bán dẫn. Đó là khoảng 150 ° C cho silicon. Nếu bạn có thể giữ cho tế bào mát, bạn có thể đánh nó với thông lượng photon cao hơn. Tuy nhiên, các hiệu ứng phi tuyến tính khác bắt đầu gây cản trở và bạn bắt đầu nhận được lợi nhuận giảm dần ở mức thông lượng cao.

Mật độ photon càng lớn ở tần số quan tâm, năng lượng càng lớn khi các photon kích thích các electron của chất bán dẫn lên quỹ đạo năng lượng cao hơn cho khoảng cách dải và xa hơn. Điều đó đang được nói, như Olin đã nói, sự gia tăng không phải là tuyến tính. Cuối cùng, khi nhiệt độ tăng, cường độ photon tăng sẽ dẫn đến việc tăng công suất.

Đề nghị của tôi sẽ là sử dụng các bộ lọc ống kính và các phương pháp khác để loại bỏ các bước sóng photon không có lợi. Chúng tôi chỉ muốn các photon có bước sóng được điều chỉnh để kích thích các electron trên khoảng cách dải cho bán dẫn cụ thể đó.

Bất kỳ photon nào không làm điều này chỉ làm tăng nhiệt độ. Vì vậy, bạn muốn tăng mật độ photon tới chỉ các photon có liên quan.

Bạn thực sự có thể làm mát các mảng năng lượng mặt trời bằng cách tản nhiệt bằng nhôm bên dưới chúng chạy nước qua chúng cho mục đích đun nước. Tôi thấy một thiết lập như vậy tại một triển lãm thương mại. Đó là bởi một công ty Tây Ban Nha nhưng tôi không nhớ tên. Việc thiết lập kết hợp năng lượng mặt trời cho cả điện và nước nóng đối lưu.

Một cách mới để chuyển đổi năng lượng mặt trời đã được phát hiện tại Đại học Michigan. Vui lòng kiểm tra: https://phys.org/news/2011-04-solar-power-cells-hidden-mag từ.html

Nó sử dụng thành phần từ tính của ánh sáng, biểu hiện chính nó khi ánh sáng cường độ cao đi qua một vật liệu trong suốt nhưng không dẫn điện, ví dụ như thủy tinh. Ánh sáng phải được tập trung ở cường độ 10 triệu watt trên mỗi cm vuông. Ánh sáng mặt trời không mạnh như vậy, nhưng các vật liệu mới đang được tìm kiếm sẽ hoạt động ở cường độ thấp hơn.

Sự tập trung ánh sáng của bạn bằng cách sử dụng thấu kính và gương có khả năng trích xuất nhiều năng lượng hơn từ pin mặt trời thông thường, nhưng chắc chắn nó sẽ làm tăng năng lượng điện với phương pháp mới này.