Исследователи из Саудовской Аравии создали новый материал, который повышает эффективность солнечных панелей на 12% и вдвое продлевает срок их службы. Это гидрогелевый композит, способный впитывать влагу из воздуха ночью и охлаждать панели днем за счет испарения. Технология прошла испытания в реальных условиях, а результаты опубликованы в научном журнале Materials Science & Engineering R.
Ученые из Университета науки и технологий имени короля Абдаллы предложили недорогой способ охлаждения солнечных панелей с использованием специального композита на основе полиакрилата натрия и хлорида лития. Этот материал наносится на обратную сторону панели. Для его получения компоненты смешиваются в соотношении 2 к 1 и формуются в плоские застывающие пластины: эта пропорция обеспечивает устойчивость к высокой влажности (более 90%) и температуре (выше 30 °C). Хлорид лития активно впитывает влагу из воздуха ночью, а полиакрилат натрия удерживает ее благодаря своим гидрофильным свойствам. Днем вода испаряется, обеспечивая охлаждение без необходимости замены материала.
В лабораторных испытаниях система показала высокую эффективность. При солнечном излучении 1 кВт/м² за первые три часа мощность охлаждения достигала 373 Вт/м², а спустя 12 часов — около 187 Вт/м². При моделировании естественных условий средняя мощность составляла 160 Вт/м², а максимальная — 247 Вт/м² в утренние часы.
В реальных условиях при температуре 37 °C и относительной влажности 53% система стабильно обеспечивала охлаждение на уровне 175 Вт/м². В середине дня температура поверхности снижалась до 14 °C, что позволило повысить эффективность преобразования солнечного света в электричество с 13,1% до 14,7% (прирост составил около 12%). Полевые испытания проводились в течение 21 дня в городе Тувал (Саудовская Аравия) и одного месяца в городе Буффало (США). Для тестов использовались небольшие кремниевые солнечные панели размером 54×54 мм. На их заднюю поверхность наносился 7-миллиметровый слой композита, который после впитывания влаги увеличивался до 10 мм.
По результатам исследований установлено, что помимо повышения эффективности, новая технология в два раза увеличивает срок службы солнечных панелей и снижает стоимость выработки электроэнергии на 18%. При этом материал стоит около 37 долларов за квадратный метр, что значительно дешевле по сравнению с другими методами охлаждения.
