Hvornår mister lys sin styrke?

Leif Pedersen vil gerne vide, om man kan forbedre sine solceller med en reflekterende kasse:

"Hvornår mister lys sin styrke? Hvis man laver en kasse rundt om en solcelle med et tag formet som æggebakker og med gennemstråleligt lag med en antirefleks-coatning samtidig med sider og bund med samme opbygning dog uden gennemstråeligt lag, vil sollyset jo blive indenfor i lang tid. Er der ikke en gevinst med den reflekterende kasse?"

Ivan Katic, Seniorkonsulent, Energi & Klima, 2G, Teknologisk Institut, svarer:

"Reflektorer er gennem mange år blevet brugt til at øge ydelsen for solceller, men det foregår altid på den måde at lyset samles op over et større areal og koncentreres på solcellen, som derfor producerer mere strøm end uden koncentrator. Koncentrationen kan være op til 1000 gange med systemer, der følger solens bane.

Spørgerens forslag indebærer, at den samme lysmængde reflekteres rundt inde i en kasse, hvori der er anbragt en solcelle. For hver gang lyset reflekteres, vil det miste noget af sin energi, typisk 2% pr gang for de bedste reflektormaterialer, og lyset vil derfor ikke nå frem til solcellen uden tab.

Det lys, der rammer solcellen, vil absorberes og kan ikke bruges endnu en gang. Hvis man tænker sig, at man lægger et låg på kassen, vil lyset derfor hurtigt gå ud.

Hvis kassens åbningsareal er mindre end solcellen, vil der derfor ikke være nogen energimæssig gevinst i forhold til en frit monteret solcelle, tværtimod.

Hvis åbningsarealet er større end solcellen, kan der opnås en gevinst som afhænger af reflektorens geometri og materiale, men det afgørende er altså det optiske åbningsareal af det samlede system."

Spørg Scientariet er i dag redigeret af Julie M. Callesen, jmc@ing.dk.

Emner Solceller

Kommentarer (3)

En afart af princippet kunne virke:
Hvis man sliber solcellen ned til få mikrometer tykkelse, så vil en væsentlig del af det lys den ikke opfanger/omdanner med den fotoelektriske effekt, komme ud på den anden side.
Derfor kunne man sætte et spejl på bagsiden af solcellen, der vil øge effektiviteten væsentligt.

Det gør hunde og især katte (og mange andre dyr), for at få bedre syn i mørke. Og det virker.
Det er derfor kattes øjne i mørke lyser tilbage, når man lyser på dem.

På MEGET dyre solceller (til rum-brug) udnytter man dette, ved at lægge 3 solceller bag hinanden, der opfanger forskellige bølgelængde af lyset. Det kan gøres uden at slibe i cellerne, og øger måske effektiviteten fra 16 til 24%. Det er et gæt, jeg har ikke tallene, men vil gætte at Google vil give resultater på tripple-junction photovoltaics.

I øvrigt er det i praksis umuligt/svært at lave et glas over solcellen, som lyset kan komme ind af, men ikke ud igen. Jeg har aldrig set bare en idé til hvordan det kunne realiseres for lys.
Såkaldte en-vejs spejle (forhørsrum i krimi-film) gør IKKE dette - De har f.eks. et 90% spejl bagved et absorberende/svagt lysspredende lag, og virker kun ved at der er mørkt i det ene rum og lyst i det andet. Derfor vil lyset fra forhørsrummet reflekteres i spejlet og spredes tilbage, og overdøve det ganske svage lys der komme fra den anden side. Dvs. de ødelægger bare kontrasten.
Men det KAN lade sig gøre med mikrobølger, så mon ikke det i teorien kunne skaleres op til synligt lys.

Ud fra dit spørgsmål var jeg i øvrigt i tvivl om du mente solfangere (altså til varme) istedet for solceller (til elekticitet). I så tilfælde kan man øge effektiviteten til stort set 100% ved at antireflekscoate både glasset over solfangeren, OG den sorte overflade (absorberen) inden i. Og så iøvrigt isolere det hele så meget så muligt, så varmen ikke forsvinder igen. Og en bakke-dal overflade på absorberen øger også effektiviteten, dvs. får overfladen til at syne mere sort.
Men om det kan betale sig ved jeg ikke - man coater i hvert fald glasset, men jeg ved ikke med absorberen.

  • 0
  • 0

En afart af princippet kunne virke: Hvis man sliber solcellen ned til få mikrometer tykkelse, så vil en væsentlig del af det lys den ikke opfanger/omdanner med den fotoelektriske effekt, komme ud på den anden side.

Man gør faktisk noget der er smartere: man laver tre forskelige tynde lag solceller oven på hinanden, således at de hver udnytter sit spektral-område.

Blandt andet de store solcelle-paneler på ISS er lavet på den måde, men processen er nu kommercialiseret, se f.eks:

http://gizmodo.com/5388795/sharp-triple-la...

Poul-Henning

  • 0
  • 0

Man gør faktisk noget der er smartere: man laver tre forskelige tynde lag solceller oven på hinanden, således at de hver udnytter sit spektral-område.

Ja... var det ikke præcist vad jeg skrev, lige nedenunder det afsnit du citerer? ?
Jeg ved iøvrigt ikke om det er smartere - når man tænker på hvad de koster!
Det hedder en tripplejunction solcelle, og har da været kommercielt længe - de blev i hvert fald brugt på DTUSat. De ganske få solceller kostede iøvrigt mere end hele resten af projektet til sammen. Helt absurd dyrt - men de var også den eneste komponent der var "space-rated" (bortset fra noget lim fra DSRI). Virkningsgraden var per hukommelse 24%, og det passer fint med Wikipedias version, der nævner at man i dag kan få op til 30% dvs. ca. 50% mere end en god almindelig monokrystallinsk solcelle.

Men iøvrigt må virkningsgraden stadig kunne øges ved at reflektere transmitteret lys tilbage. På monokrystallinske celler - incl. tripplejunction - placerer man normalt elektroderne på bagsiden, og de virker allerede som et spejl. Så det man mangler er "bare" at tynde skiver ned til um-størrelse.
Men det er desværre svært - for skiverne bliver naturligvis meget fleksible og svære at håndtere i de tykkelser.

  • 0
  • 0