24時間365日発電できる可能性を秘めたソーラーハーベストシステム(Solar Harvesting System has Potential to Generate Solar Power 24/7)

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2022-10-03 ヒューストン大学(UH)

既存のあらゆる技術の効率を更新する新しいタイプの太陽エネルギーハーベスティングシステムについて報告している。そして、それに劣らず重要なのは、24時間365日太陽光発電を利用できる道が開かれたことだ。
開発した構造により、太陽エネルギーの収穫効率を熱力学的限界まで向上させることができる。
本研究では、STPV(太陽熱発電)の熱力学的効率不足の原因が、システムの相互作用の結果、必然的に中間層が太陽に向かって逆放射することにあることを明らかにした。非反復放射特性をもつ中間層を利用した非反復STPVシステムを提案している。

<関連情報>

非相反太陽熱太陽光発電 Nonreciprocal Solar Thermophotovoltaics

Sina Jafari Ghalekohneh and Bo Zhao
Physical Review Applied  Published 29 September 2022
DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.18.034083

Figure 2

ABSTRACT

This paper is a contribution to the Physical Review Applied collection titled Photovoltaic Energy Conversion.

Traditional solar thermophotovoltaics (STPVs) rely on an intermediate layer to tailor sunlight for better efficiencies. However, the thermodynamic efficiency limit of STPVs, which has long been understood to be the blackbody limit (85.4%), is still far lower than the Landsberg limit (93.3%), the ultimate efficiency limit for solar energy harvesting. In this work, we show that the efficiency deficit is caused by the inevitable back emission of the intermediate layer towards the sun resulting from the reciprocity of the system. We hereby propose nonreciprocal solar theromophotovoltaics (NSTPV) that utilize an intermediate layer with nonreciprocal radiative properties. Such a nonreciprocal intermediate layer can substantially suppress its back emission to the sun and funnel more photon flux towards the cell. We show that, with such improvement, the NSTPV system can reach the Landsberg limit, and practical NSTPV systems with single-junction photovoltaic cells can also experience a significant efficiency boost.

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