Повышение эффективности систем солнечных батарей

В Википедии есть хорошая статья о гибридных фотоэлектро-тепловых системах . Как вы предложили, они состоят из солнечного элемента с тепловым коллектором сзади.

Преобразование солнечной энергии — увлекательная тема с термодинамической точки зрения, и она прекрасно изложена в работе Де Воса.

• Термодинамика преобразования солнечной энергии, ISBN: 978-3-527-40841-2
• Является ли солнечная батарея необратимым двигателем? дои: 10.1016/0379-6787(91)90021-G

Гибридное фотогальваническое тепловое устройство можно смоделировать как эндореверсивный двигатель: необратимый двигатель, в котором все необратимости ограничиваются связью двигателя с внешним миром . Под связью мы понимаем обмен частицами (фотоэлектрическая составляющая) и теплом (тепловая составляющая).

Где$U=Q + \mu N$представляет собой поток энергии, который имеет низкокачественную составляющую$Q$и качественный компонент$\mu N$. Компонент низкого качества назван так потому, что он сопровождается потоком энтропии$S=Q/T$где качественная составляющая не сопровождается потоком энтропии. Таким образом, поток полной энергии сопровождается потоком энтропии$(U -\mu N)/T$.

Фотоэлектрический компонент будет работать на потоке частиц$N$а тепловая составляющая будет работать на поток тепла$Q$.

Для солнечного случая$T_1=5762K$,$T_2=300K$,$\mu_1=0$,$\mu_2=0$, таким образом, мы решаем для$T_3$и$\mu_3$для обеспечения гибридной (pv/pt) эффективности преобразования энергии,

Таким образом, при гибридном преобразовании возможен довольно значительный прирост. Этот расчет предполагает, что солнечный свет не сконцентрирован.

Теперь, если мы сконцентрируем солнечный свет до максимального количества 42600$\times$.

По мере увеличения концентрации гибридная эффективность повышается лишь незначительно за счет фотогальванического процесса. Это связано с резким снижением необратимости по мере увеличения концентрации солнечного света из-за согласования телесных углов поглощения и излучения, а также из-за очень высоких температур, которые могут быть достигнуты коллектором, что позволяет энергии Карно работать очень эффективно.