จะมีกระแสไฟฟ้ามากขึ้นโดยการใช้เลนส์เพื่อโฟกัสแสงอาทิตย์ไปยังเซลล์แสงอาทิตย์หรือไม่?

ฉันสงสัยเกี่ยวกับคำถามนี้มาระยะหนึ่งแล้ว สมมติว่าเป็นกรณีอุดมคติพลังงานจากโฟตอนที่กระทบเซลล์แสงอาทิตย์จะถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าตามที่อธิบายไว้โดยสมการ:

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

โดยที่คือความถี่ของโฟตอน การใช้เลนส์จะไม่เพิ่มความถี่ของโฟตอนดังนั้นจึงไม่มีกระแสไฟฟ้าเพิ่มเติม$\nu$

ฉันคิดถูกต้องหรือไม่ว่าเซลล์สุริยะจะไม่สร้างกระแสไฟฟ้าเพิ่มเติมเมื่อใช้เลนส์เพื่อโฟกัสแสงไปยังพวกมัน

สมการของคุณถูกต้องบางส่วน คุณได้คำนวณพลังงานต่อโฟตอน ( ) แต่คุณไม่สนใจจำนวนโฟตอน นั่นเป็นเหตุผลที่หน่วยไม่ตรงกัน (พลังงานคือพลังงานต่อหน่วยเวลาในขณะที่คุณได้รับพลังงานสำหรับแต่ละโฟตอนเท่านั้น)$\hbar \nu$

พลังงานในอุดมคติ (พลังงานต่อหน่วยเวลา) ขึ้นอยู่กับพื้นที่ของแผงเซลล์แสงอาทิตย์จำนวนโฟตอนที่กระทบต่อหน่วยเวลา ( ) และพลังงานของแต่ละโฟตอนเช่นE$A_p$$\Phi$$E$$W_{Ideal} =A_p \cdot \Phi \cdot E$

เลนส์หรือกระจกสามารถโฟกัสแสง (ฟลักซ์โฟตอน) ไปยังพื้นที่ขนาดเล็ก ภายใต้สภาวะที่เหมาะสมที่สุดพื้นที่ของเลนส์ ( ) จะแทนที่ในสูตรด้านบน ดังนั้นหากเลนส์มีขนาดใหญ่กว่าแผงเซลล์แสงอาทิตย์ก็สามารถจับโฟตอนของโฟตอนขนาดใหญ่กว่าและนำพวกเขาไปยังแผงเพิ่มพลังงาน$A_L$$A_p$

ใช่การเพิ่มความสว่างของเซลล์แสงอาทิตย์ด้วยการใช้เลนส์หรือกระจกช่วยเพิ่มกำลังไฟฟ้า

อย่างไรก็ตามมีปัจจัย จำกัด ประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์จะลดลงตามอุณหภูมิ กระแสไฟฟ้ายังคงอยู่ในสัดส่วนที่เท่ากันกับโฟตอนฟลักซ์ แต่แรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดลดลงเนื่องจากชุมทางเซมิคอนดักเตอร์ถูกทำให้ร้อน ถึงกระนั้นฟลักซ์ที่มากจะให้พลังงานมากกว่าแม้ว่าจะไม่เป็นเส้นตรง

ไปเรื่อย ๆ และเซลล์สุริยะก็ร้อนแรงจนสารกึ่งตัวนำที่ทำจากไม่ทำหน้าที่เหมือนเซมิคอนดักเตอร์ นั่นคือประมาณ 150 ° C สำหรับซิลิกอน หากคุณสามารถทำให้เซลล์เย็นลงคุณสามารถตีมันด้วยโฟตอนฟลักซ์ที่สูงขึ้น อย่างไรก็ตามเอฟเฟกต์ที่ไม่ใช่เชิงเส้นอื่น ๆ เริ่มเข้ามาขวางทางและคุณจะเริ่มได้รับผลตอบแทนที่ลดลงในระดับฟลักซ์สูง

ยิ่งความหนาแน่นของโฟตอนเพิ่มขึ้นตามความถี่ที่น่าสนใจก็ยิ่งมีพลังมากขึ้นเมื่อโฟตอนกระตุ้นอิเล็กตรอนของเซมิคอนดักเตอร์ให้ไปสู่วงโคจรพลังงานที่สูงขึ้นไปยังวงว่างและอื่น ๆ ที่ถูกกล่าวว่าตามที่แลงกล่าวว่าการเพิ่มขึ้นไม่เชิงเส้น ในที่สุดเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นความเข้มของโฟตอนที่เพิ่มขึ้นส่งผลให้กำลังงานลดลง

ข้อเสนอแนะของฉันคือใช้ตัวกรองเลนส์และวิธีอื่น ๆ เพื่อปฏิเสธความยาวคลื่นโฟตอนที่ไม่เป็นประโยชน์ เราต้องการแค่โฟตอนของความยาวคลื่นที่ปรับแต่งเพื่อกระตุ้นอิเล็กตรอนข้ามช่องว่างของวงสำหรับตัวนำกึ่งตัวนำนั้นโดยเฉพาะ

โฟตอนใด ๆ ที่ไม่ทำเช่นนี้จะทำให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้นเท่านั้น ดังนั้นคุณต้องการเพิ่มความหนาแน่นของโฟตอนของโฟตอนที่เกี่ยวข้องเท่านั้น

คุณสามารถทำให้อาเรย์แสงอาทิตย์เย็นลงได้โดยอลูมิเนียมฮีตซิงก์ที่อยู่ด้านล่างซึ่งไหลผ่านน้ำเพื่อให้ความร้อน ฉันเห็นการตั้งค่าดังกล่าวในงานแสดงสินค้า มันเป็น บริษัท ของสเปน แต่ฉันจำชื่อไม่ได้ การติดตั้งรวมพลังงานแสงอาทิตย์สำหรับทั้งไฟฟ้าและการทำน้ำร้อน

วิธีใหม่ในการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์ได้ถูกค้นพบที่มหาวิทยาลัยมิชิแกน โปรดตรวจสอบ: https://phys.org/news/2011-04-solar-power-cells-hidden-magnetic.html

มันใช้ส่วนประกอบแม่เหล็กของแสงซึ่งแสดงออกมาเมื่อแสงที่มีความเข้มสูงผ่านวัสดุที่โปร่งใส แต่ไม่มีการนำไฟฟ้าเช่นแก้ว แสงจะต้องมุ่งเน้นไปที่ความเข้ม 10 ล้านวัตต์ต่อตารางเซนติเมตร แสงแดดไม่ได้มีความเข้มข้นเพียงอย่างเดียว แต่มีการหาวัสดุใหม่ที่สามารถใช้งานได้ในระดับความเข้มต่ำ

ความเข้มข้นของแสงของคุณโดยใช้เลนส์และกระจกมีศักยภาพ จำกัด สำหรับการดึงพลังงานเพิ่มเติมจากเซลล์สุริยะธรรมดา แต่มันจะเพิ่มพลังงานไฟฟ้าด้วยวิธีการใหม่นี้อย่างแน่นอน