Świat dysponuje dziś odnawialną energią ze Słońca na poziomie ponad 600 gigawatów. To 3 proc. globalnego zapotrzebowania. Żeby nadążyć z jego wzrostem, inżynierowie pracują nad zwiększeniem wydajności przegrzewających się paneli.

Gdy promienie słoneczne padają na silikon, a tego materiału używa się w fotowoltaice najczęściej, substancja daje radę zmienić w elektryczność jedynie 20 proc. otrzymywanej energii. Reszta zmienia się w ciepło. W skrajnych wypadkach panel może ogrzać się do 40 st. Celsjusza.

Przyjęło się, że moduły fotowoltaiczne testowane są przy 25 stopniach a w zależności od miejsca ich instalacji, ciepło może zmniejszyć wydajność systemu od 10 do 25 proc. Zależność między spadkiem napięcia a wzrostem temperatury jest tak dobrze obliczona, że monitorując woltaż można określić temperaturę powietrza.

Każdy posiadacz panelu może odnaleźć wydajność swojego urządzenia szukając wśród danych producenta współczynnika strat temperaturowych Pmax. Im jest on mniejszy, tym odporność ogniwa pv na temperaturę większa. Określa on ile mocy straci panel gdy temperatura wzrośnie o 1 st. C. ponad średnią 25 stopni (zakładając, że to jest właśnie jego STC, czyli Standard Test Condition – temperatura pomiaru testowego).

Działa to w obie strony. Jeżeli np. dla panelu słonecznego firmy Panasonic model HIT 330W N-Type 96 wskazanie wynosi 0.258 proc., to powyżej 25 st. C. maksymalna produkowana moc spada o 0.258 proc. a poniżej o tyle samo wzrasta.

- W dziedzinie energetyki, gdzie inżynierowie zabiegają nawet o 0,1 proc. wzrost wydajności przy konwersji energii słonecznej, ten 1 proc. więcej oznaczałby olbrzymi wzrost potencjału dla całego sektora – ”Science Magazine” cytuje Jun Zhou, inżyniera materiałowego z Huazhong University of Science and Technology.

Na pomysł, by panele chłodziły się ”wypacając” zebraną nocą wilgoć wpadli naukowcy z zespołu kierowanego przez inżyniera środowiskowego Penga Wanga z Hong Kong Polytechnic University. Stworzyli oni żel chłodzący na bazie nanorurek zawieszonych w substancji absorbującej wodę z powietrza.

Znaleźli oni sposób by tył silikonowego panelu pokryć centymetrową warstwą tego żelu. W ciągu dnia substancja ta przejmowałaby ciepło z panelu i wydalała je wraz z parującą wodą. Każdej nocy żel zaciągałby wodę z otoczenia i tak zamykałby się cykl obiegu wody i chłodzenia. Tak samo chłodzi się nasza skóra.

To, ile żelu należałoby użyć zależy od wilgotności powietrza. W rejonie pustynnym przy wilgotności rzędu 35 proc. na metr kwadratowy panelu potrzeba 1 kilograma żelu. Na obszarach o wilgotności 80 proc. do ochłodzenia metra kwadratowego panelu wystarczy 0,3 kg żelu.

Według ich obliczeń udało się obniżyć temperaturę panelu aż o 10 st. C., co przełożyło się na średni wzrost produkowanej mocy rzędu 15 proc. (maksymalnie 19 proc.). Choć to dużo, obecna wersja żelu nie jest jeszcze odporna na wodę i pierwszy deszcz wypłukałby przyciągający wilgoć chlorek wapnia. Kolejna generacja ma nie tylko być odporna na ulewy, ale i czerpać z nich wodę do późniejszego chłodzenia.

Tradycyjne metody radzenia sobie z nadmiarem ciepła to – w przypadku domowych instalacji – montowanie paneli w pewnej wysokości nad dachem dając miejsce ujścia dla nadmiaru energii cieplnej, używanie pomalowanych jasno komponentów i ukrywanie urządzeń towarzyszących (jak inwertery solarne) w cieniu paneli.

Od 2007 roku, gdy pierwsze takie urządzenia pokazali Japończycy, testuje się też panele pływające. W ten sposób zmniejsza się problem chłodzenia, ale tworzy dość skomplikowaną konstrukcję, którą trzeba na powierzchni zbiornika utrzymać w bezruchu.

Jeszcze inne rozwiązanie zaproponowali niedawno inżynierowie francuskiej firmy Sunbooster. Polega ono na zamontowaniu systemu kolekcji i dystrybucji deszczówki, która potem wylewana jest w postaci cienkiej warstwy na pochylone panele. Woda spływa i ochładza urządzenie, podlega recyklingowi, filtracji i wraca do zbiornika. Firma przekonuje, że ich metoda pozwala w ciągu roku zwiększyć wydajność takiej słonecznej elektrowni o 8 do 12 proc.