طور علماء جامعة جنوب الأورال الحكومية نوعًا جديدًا من الشرايط الثلاثية الأبعاد لحماية الألواح الشمسية من ارتفاع درجة الحرارة في المناخات الحارة وحصلوا على براءة اختراع لها. تم الحصول على براءة نموذج المنفعة العام الماضي بعد سلسلة من المنشورات العلمية والتجارب.
الطاقة الشمسية - خطوة نحو المستقبل
يعد استخدام الطاقة الشمسية بديلاً صديقًا للبيئة للوقود الأحفوري التقليدي ، لذا زاد الطلب على الأجهزة التي يمكنها تحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء بشكل كبير مؤخرًا. تعتبر الخلايا الكهروضوئية مثالاً على هذه الأجهزة. تم بالفعل تطوير أنواع مختلفة من الأجهزة الكهروضوئية ، ولكن لا تزال كفاءة التحويل الكهروضوئي بحاجة إلى التحسين ، وبالتالي ، فإن إنشاء طرق لزيادة كفاءتها يعد مهمة ذات أولوية للعديد من الباحثين.
قام العالمان الشابان إلخوم مخزوموف و يفغيني سيروتكين، بتوجيه من دكتور في العلوم التقنية ، أستاذ قسم «محطات الطاقة والشبكات وأنظمة تزويد الطاقة» في معهد البوليتيكنيك في جامعة جنوب الأورال الحكومية ، ايرينا كيربيشنيكوفا ، بإنشاء شريط حماية ثلاثي الأبعاد من شأنه زيادة كفاءة الخلايا الكهروضوئية أنظمة في المناخات الحارة. يتم تحقيق هذا التأثير من خلال حماية الوحدات الشمسية من ارتفاع درجة الحرارة وزيادة الطاقة التي تولدها عن طريق زيادة تركيز ضوء الشمس.
في الصورة: أستاذة قسم «محطات الطاقة والشبكات وأنظمة الإمداد بالطاقة» إيرينا كيربيشنيكوفا
تم تصميم معظم الوحدات الكهروضوئية بطريقة تجعلها تعمل بكفاءة أكبر في ظل ظروف الاختبار القياسية ، أي عند إضاءة 1000 وات / م 2 ودرجة حرارة هواء + 25 درجة مئوية. ومع ذلك ، في الهواء الطلق في ظل ظروف التشغيل الفعلية ، تميل الوحدة إلى العمل بدرجة حرارة أعلى ، مما يؤدي إلى تقليل توليد الطاقة وتقليل عمر الخدمة.
«الشريط ثلاثي الأبعاد يعتمد على مكثفات منشورية (منشورات) لمادة شفافة يحتوي على عدسات ثلاثية الأبعاد ذات أبعاد صغيرة بشكل لا نهائي. من الأعلى مغطى بطبقة رقيقة جدًا من رش المعادن الأرضية النادرة. تعكس هذه الطبقة الأشعة تحت الحمراء وتنقل الإشعاع المرئي. يتكون الهيكل الداخلي للشريط الهولوغرافي على شكل أهرام مصغرة - مكثفات منشورية قادرة على التقاط أشعة الضوء بشكل فعال ، وبسبب انعكاسها المتعدد داخل المنشور ، يتم التركيز على سطح الوحدة الشمسية. هذا الحل يزيد من كفاءة الوحدات الشمسية حتى في الطقس الغائم »,- تشرح إيرينا كيربيشنيكوفا.
سيؤدي الحل الجديد إلى تحسين أداء الألواح الشمسية
مبدأ تشغيل الشريط الهولوغرافي هو أن أشعة الشمس تضرب سطح الوحدة(الشريحة) ، بينما ينعكس جزء من الطيف (الأشعة تحت الحمراء) من الطبقة العلوية المعدنية للفيلم ، مما يحول دون ارتفاع درجة حرارة الوحدة. يقع الجزء المرئي من طيف الإشعاع الشمسي على الهيكل الهرمي للمكثفات ، وينكسر فيها بشكل متكرر بسبب الانعكاس الداخلي ، ويركز على الخلية الشمسية ، بغض النظر عن زاوية سقوط الأشعة على الوحدة الشمسية.
يمكن تطبيق هذا الشريط على أي خلايا ضوئية عضوية وغير عضوية ، على الألواح الكهروضوئية ، الألواح الحرارية الشمسية ، على مصادر الضوء ، على المواد العاكسة المستخدمة على لافتات الطريق. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يسمح بالحصول على عدد كبير من الاختلافات في اتجاه أشعة الضوء ، والتي لا يمكن الحصول عليها في كثير من الأحيان بأي طريقة أخرى.
يسمح هذا الحل البسيط والاقتصادي بزيادة توليد الكهرباء بواسطة الوحدة الشمسية ، ويمنعها من الانهاك والانهيار ، ويساهم بشكل عام في زيادة كفاءة تشغيلها.
جامعة جنوب الأورال الحكومية هي جامعة للتحولات الرقمية ، حيث يتم إجراء البحوث المبتكرة في معظم المجالات ذات الأولوية لتطوير العلوم والتكنولوجيا. وفقًا لاستراتيجية التطور العلمي والتكنولوجي للاتحاد الروسي ، تركز الجامعة على تطوير مشاريع علمية كبيرة متعددة التخصصات في مجال الصناعة الرقمية وعلوم المواد والبيئة. في عام العلوم والتكنولوجيا ، ستشارك جامعة جنوب الأورال الحكومية في المسابقة في إطار برنامج «الأولوية - 2030». تؤدي الجامعة وظائف مكتب المشروع الإقليمي التابع لمركز الأورال العلمي والتعليمي على المستوى العالمي.
وسائل الإعلام عنا:
روسيا العلوم: حصل العلماء على براءة اختراع لنموذج شريط حماية جديد للألواح الشمسية ؛
المجلة الروسية: حصل العلماء على براءة اختراع لنوع جديد من شريط حماية للألواح الشمسية.