סיקור מקיף

חוקרי הטכניון מצאו דרך לשפר באופן ניכר את נצילותם של התאים הפוטו-וולטאיים

יעלו הנצילות התיאורטית של התאים מ-31% ל-70%; נרשם פטנט והוקמה חברת הזנק בערבה
מערך של תאים פוטו-וולטאים. המקור: ויקיפדיה.
חוקרי הטכניון מצאו דרך לשפר באופן ניכר את נצילותם של התאים הפוטו-וולטאיים. כך מפרסם כתב העת המדעי PRA (Physical Review A). הטכניון רשם פטנט והוקמה חברת הזנק בערבה – ,Solariphy במימון חברת ההון סיכון Capital-Nature והמדען הראשי של התמ"ס, המפתחת מערכת אשר קולטת את אור השמש במירב הספקטרום ופולטת אותו בתחום שבו התא הפוטו-וולטאי עובד במלוא הנצילות.

 

כיום תא כזה פועל רק ב-31% נצילות תיאורטית, והחברה עם חוקרי הטכניון שואפים להביא נצילות תאורטית זו קרוב ל -70%. מדובר בחסכון עצום בשטח (כיום דורשים תאים אלה גגות ומשטחים רחבים מאוד).

 

מסביר פרופסור לוי שכטר מהפקולטה להנדסת חשמל, שהנחה את מר אריאל רייזר בלימודיו הגבוהים: "רבות התופעות שאנו מתייחסים אליהן כמובנות מאליהן, ואחת מהן היא אור השמש. אנו רואים אותו כאור לבן-בוהק, ורק הקשת מהווה אינדיקציה יומיומית עבורנו לצבעים הנמצאים באור זה. תיאור כמותי של הצבעים השונים הללו פותח על ידי מקס פלנק בתחילת המאה הקודמת."

 

"בהתבסס על העובדה שאפשר לאפיין את האור על סמך צבעו (אורך גל) ועוצמתו, הוא קישר שני משתנים אלה לחוֹם הגוף, בהנחה המפורשת שהוא גדול הרבה יותר מאורך הגל של הקרינה. בקיצוניות אחרת, לא של גוף גדול כמו השמש, אלא של קצה מחט המחומם על ידי להבה, התיאוריה של פלנק מתארת נכונה את האור האדום שאנו רואים בקצה. מאחר שהנוסחה של פלנק אינה תלויה בתכונות החומר, היא נחשבת לנוסחה המתארת את הגבול העליון של מה שחומר יכול להקרין בטמפרטורה נתונה. במסגרת המאמר שפרסמנו ב-PRA הראינו כי אם המימדים האופיינים של הגוף המקרין הוא בסדר הגודל של אורך הגל, העוצמה שהוא מקרין, בטווח צר של אורך גל, עשויה לחרוג משמעותית מן הניבוי של התיאוריה של פלנק. עובדה זו היא חשובה בכל הקשור לניצול קרינה מגופים חמים והפיכתה לחשמל."

16 תגובות

  1. כמי שמכיר את הנושא היטב וגם מעורב בו, כל הכתוב בו מצוץ מהאצבע. המרה ספקטרלית להגברת הנצילות של תאים סולרים ידועה משנות ה-70 הממציאה היא פרופ' ריספלד מאוניברסיטת ירושלים. יזמתי את הקמת החב' Green Sun Energy אתר: http://www.greensun.biz על בסיס המצאתה של פרופ' ריספלד. התוצאות לא היו מרשימות ולא מתוכננות לייצור מסחרי. תירורטית בהמרה ספקטרלית, אפשר על בסיס של סיליקון, להגיע ל21% מכסימום. בשימוש צומת רב שיכבתי אפשר להגיע לכ-25% נצילות. יש מס פטנטים בענין: US20120024345A1, US4367367 המתארים בדיוק במה המדובר. אם הם עובדים בשיטה זו, אין כאן כל חידוש. סביר שיש עוד אלמנט המנצל את החום של הפנל, שזה מוסיף עוד כ-6%.מי שמעונין לעוד אינפורמציה שישאיר את הטל' שלו לקשר חוזר.

  2. שאלה קטנה –
    יש הבדל בין האפקט הפוטו אלקטרי
    לבין האפקט הפוטו וולטאי?

  3. מי שמעוניין בפרטים יותר מקיפים קישור לריאיון עם פרופ' כרמל רוטשילד, מהפקולטה להנדסת מכונות בטכניון בנושא מהפודקאסט המדעי ד"ר למה
    http://www.icast.co.il/default.aspx?p=Podcast&id=402530&cid=433176
    פרק 37 – ננוטכנולוגיה – מהי וכיצד היא משרתת אותנו
    מי שלא רוצה להאזין לכל התוכנית שיקפוץ לדקה 33:50
    מדובר בדקות 33:50-41:05
    עקרונית מדובר על המרת כ-20% מאנרגיית השמש בתחום התת אדום שאינו נראה לאורכי גל שהתאים הפוטו-וולטאיים מסוגלים לנצל, אנרגיה שאינה מנוצלת כיום וכך להגדיל מאוד את נצילותם.

  4. ההסבר פשוט מאוד: "מערכת אשר קולטת את אור השמש במירב הספקטרום ופולטת אותו בתחום שבו התא הפוטו-וולטאי עובד במלוא הנצילות" – כנראה המרת אורך גל שאי אפשר לנצל לאורך גל שאפשר לנצל.
    כמו ביום רביעי בערב לפני הגשה, כשאפשר היה לנצל את העבודות שכבר הוגשו לתאים בפישבך ולהמיר אותן לעבודה שלך…
    נשאר עוד משהו מהמבוך של פישבך?

  5. כתבה בעייתית. פטנט אפשר לרשום רק על חידוש טכנולוגי ולא על עיקרון,
    אלא שבשום מקום לא נכתב מה החידוש הטכנולוגי עצמו אלא רק עקרונית
    מה הוא כביכול מאפשר. בכל מקרה, ברגע שפטנט (החידוש הטכנולוגי) רשום
    הוא אמור להיות מפורסם ולכן לא היתה יכולה להיות מניעה לפרסם אותו
    גם באתר המכובד הזה, אבל בזאת כאמור הכתבה אינה עוסקת..
    כתבה כזאת מעלה הרבה יותר שאלות מתשובות ואולי היה עדיף
    לשקול את פרסומה מלכתחילה.

  6. נדמה לי שהם פשוט מסננים את האור התת אדום שמביא להתחממות התאים הפוטו וולטאים.
    כידוע נצילות התאים הולכת וקטנה ככל שהתא הולך ומתחמם. ולכן לפי דעתי הם שמו סנן אור אשר מסנן את האור התת אדום, שמביא להתחממות מואצת של התאים הפוטו-וולטאים, ועל ידי כך מגדילים את יעילותם של התאים שבטמפרטורות נמוכות יעילותם גבוהה יותר.
    תתקנו אותי אם אני טועה…

  7. אכן תמוה. מי שעובד בהמרה פוטו-וולטאית יודע שבהינתן תא מסוים, העלאה של הנצילות אפילו באחוז בודד תזכה את החוקר בשלל פרסים. אז מעבר מ-31 אחוז ל-70 דורש חתיכת הסבר.
    אני משער שהדיון הוא על החסם התיאורטי לתא של סיליקון. אם אני זוכר נכון, בתא פוטו-וולטאי תיאורטי הרעיון הוא שפוטון מעורר אלקטרון ממצב אנרגיה שאינו יכול להוליך חשמל למצב אנרגיה שכן יכול להוליך. בין המצבים יש פער אנרגיה אסור שבו לא יכול להמצא אלקטרון. כלומר לפוטון צריך להיות מספיק אנרגיה (אורך גל קצר מספיק) כדי להעלות את האלקטרון מעל האנרגיות האסורות. מצד שני, אם הפוטון בעל יותר מידי אנרגיה, האנרגיה העודפת תבוזבז ברובה על יצירת חום. בתוך הטווח הצר הזה אנחנו נשארים עם נצילות מופחתת.
    אבל איך זה קשור לעניין של פלנק? אשמח להסבר מהעוסקים במלאכה.
    וכשרות לציבור, האבסטרקט של המאמר:
    Planck's formula for blackbody radiation was formulated subject to the assumption that the radiating body is much larger than the emitted wavelength. We demonstrate that thermal radiation exceeding Planck's law may occur in a narrow spectral range when the local radius of curvature is comparable with the wavelength of the emitted radiation. Although locally the spectral enhancement may be of several orders of magnitude, the deviation from the Stefan-Boltzmann law is less than one order of magnitude. The fluctuation-dissipation theorem needs to be employed for adequate assessment of the spectrum in this regime. Several simple examples are presented as well as experimental results demonstrating the effect. For each configuration a geometric form factor needs to be incorporated into Planck's formula in order to properly describe the emitted radiation.

  8. כן, זה מה שהכתבה טוענת.
    איך עשו זאת, באיזה תהליך השתמשו, מהי פריצת הדרך? את זה לא טרחו לומר.
    כתבה מיותרת במצבה הנוכחי.

  9. אם אני מבין נכון (ויש סיכוי לא רע שאני לא מבין נכון)- אז הצליחו לנצל את אור השמש לאנגריה ביעילות פי שתיים יותר מאיך שיודעו לנצלה עד היום- ממש מדהים

  10. לא רק תחבירית גם תוכנית. זו העבודה של יחצ"נות הטכניון, אבל האחריות היא גם של החוקרים המעורבים שצריכים ללוות ולבדוק את ההודעות שיוצאות.

  11. אני בוגר טכניון מבין קצת בפיזיקה גם את התאוריות של פלאנק אני מכיר
    אבל מעולם לא קראתי כתבה הזויה כזו מבחינה תחבירית
    כל משפט נראה כאילו הגיע מיקום אחר

  12. אולי פשוט אפשר לשלוח חללית שתביא לכאן חתיכה מהשמש ואז יפתרו כל בעיות האנרגיה שלנו ?

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן