Panel solar telah lama wujud, tetapi bahan-bahan yang mereka buat menjadikan mereka tidak mampu menukar lebih daripada seperempat tenaga matahari menjadi tenaga elektrik yang boleh digunakan. Menurut pengiraan MIT, sebuah rumah purata di Arizona yang cerah masih memerlukan sekitar 574 kaki persegi panel suria (dengan asumsi kecekapan 15 peratus) untuk memenuhi keperluan tenaga hariannya. Dalam Vermont yang sejuk dan kelabu, rumah yang sama memerlukan 861 kaki persegi. Itulah banyak panel.
Itulah sebabnya para penyelidik MIT telah bereksperimen dengan proses yang sepenuhnya baru untuk menukarkan cahaya matahari-yang mengambil kesempatan daripada suhu yang sangat tinggi untuk meningkatkan kecekapan. Jika ia berfungsi secara besar-besaran, kita boleh melihat panel suria yang lebih cekap pada tahun-tahun akan datang, yang berpotensi mengubah permainan untuk tenaga solar.
"Dengan penyelidikan kami, kami cuba menangani batasan asas penukaran tenaga fotovoltaik, " kata David Bierman, salah seorang penyelidik yang mengetuai projek itu.
Teknologi ini menghidupkan sinar matahari menjadi panas, kemudian mengubah haba kembali ke cahaya. Proses ini menggunakan penumpu cahaya jenis yang dipanggil "penyerap-pemancar, " dengan lapisan menyerap nanotube karbon hitam padat yang menjadikan cahaya matahari menjadi panas. Apabila suhu mencapai 1000 darjah Celcius atau lebih panas (seperti panas dari lava dari banyak gunung berapi, hanya untuk memberi anda idea), lapisan pemancar, yang terbuat dari kristal fotonik, menghantar tenaga kembali sebagai jenis cahaya yang boleh digunakan oleh sel solar.
Penapis optik mencerminkan semua zarah cahaya yang tidak dapat digunakan, suatu proses yang dipanggil "kitar semula foton." Ini meningkatkan kecekapan secara mendadak, menjadikan sel-sel sebanyak dua kali lebih cekap seperti standard semasa.
Dengan tepatnya, teknologi itu dijuluki "sel solar panas." Sel-sel baru-baru ini dinamakan salah satu daripada "10 Breakthrough Technologies of MIT Technology Review " pada tahun 2017. "Editor pada penerbitan telah menyusun daftar ini setiap tahun sejak tahun 2002. Tahun ini, teknologi, dari implan otak untuk lori memandu sendiri ke kamera yang mampu mengambil selfie 360 darjah, "akan menjejaskan ekonomi dan politik kita, meningkatkan perubatan, atau mempengaruhi budaya kita, " menurut MIT Technology Review . "Ada yang berlaku sekarang, yang lain akan mengambil satu dekad atau lebih untuk berkembang, " kata para editor. "Tetapi anda perlu tahu tentang semua mereka sekarang."
Nanotube karbon hitam membentuk lapisan penyerap panel pemancar. (MIT) Teknologi ini lebih unggul daripada sel solar standard pada tahap yang sangat asas. Bahan semikonduktor sel-sel standard, yang hampir selalu silikon, umumnya hanya menangkap cahaya dari ungu hingga spektrum merah. Ini bermakna bahawa selebihnya spektrum cahaya matahari hilang. Oleh kerana masalah asas ini, sel suria hanya boleh menukar kira-kira satu pertiga daripada tenaga cahaya matahari menjadi tenaga elektrik. Batasan atas ini, kecekapan teoretik maksimum sel suria, dipanggil had Shockley-Queisser. Panel suria yang dibuat untuk kegunaan rumah pada umumnya menukar jauh lebih rendah daripada had Shockley-Queisser, kerana bahan yang paling berkesan masih sangat mahal. Tetapi dengan sel suria yang panas, batasan ini, di tempat selama lebih daripada 50 tahun, boleh menjadi sejarah.
Pada ketika ini, penyelidik hanya mempunyai prototaip. Ia boleh menjadi sedekad atau lebih sebelum kita melihat sel-sel solar panas di pasaran. Sekarang, bahan-bahan sangat mahal, sukar untuk menjadikan sel-sel menjadi panel ukuran yang diperlukan untuk penggunaan komersial.
"Kita perlu menyelesaikan pelbagai isu yang berkaitan dengan skala alat untuk menghasilkan kuasa yang merupakan penyelesaian yang berguna untuk orang dan masalah mereka, " kata Bierman.
Bierman, dan rakan-rakannya mengenai projek itu, Andrej Lenert, Ivan Celanovic, Marin Soljacic, Walker Chan dan Evelyn N. Wang, optimis mereka dapat mengatasi had ini. Mereka juga berharap untuk mengetahui bagaimana untuk menyimpan haba tambahan untuk kegunaan kemudian. Itu boleh bermakna tenaga bersih pada hari-hari musim sejuk. Malah di Vermont.
