Ffynhonnell: sciencedaily
Mae'r rhan fwyaf o baneli solar heddiw yn dal golau haul ac yn ei drawsnewid i drydan yn unig o'r ochr sy'n wynebu'r awyr. Pe gallai ochr isaf tywyll panel solar hefyd drosi golau haul a adlewyrchir oddi ar y ddaear, gellir cynhyrchu mwy fyth o drydan.
Mae celloedd solar dwy ochr eisoes yn galluogi paneli i eistedd yn fertigol ar dir neu doeau a hyd yn oed yn llorweddol fel canopi gorsaf nwy, ond ni wyddys yn union faint o drydan y gallai'r paneli hyn ei gynhyrchu yn y pen draw na'r arian y gallent ei arbed.
Mae fformiwla thermodynamig newydd yn datgelu bod y celloedd bifacial sy'n ffurfio paneli dwy ochr yn cynhyrchu 15% i 20% yn fwy o olau haul i drydan na chelloedd monofacial paneli solar unochrog heddiw, gan ystyried gwahanol dir fel glaswellt, tywod, concrit a baw.
Gellir defnyddio'r fformiwla, a ddatblygwyd gan ddau ffisegydd Prifysgol Purdue, i gyfrifo mewn munudau y mwyaf o drydan y gallai celloedd solar bifacial ei gynhyrchu mewn amrywiaeth o amgylcheddau, fel y'i diffinnir gan derfyn thermodynamig.
"Mae'r fformiwla'n cynnwys triongl syml yn unig, ond mae angen blynyddoedd o fodelu ac ymchwil i ddistyllu'r broblem ffiseg hynod gymhleth i'r fformwleiddiad cain hwn. Bydd y triongl hwn yn helpu cwmnïau i wneud penderfyniadau gwell ar fuddsoddiadau mewn celloedd solar cenhedlaeth nesaf a chyfrif i maes sut i ddylunio nhw i fod yn fwy effeithlon, "meddai Muhammad" Ashraf "Alam, Athro Peirianneg Drydanol a Chyfrifiadurol Purdue Jai N. Gupta.
Mewn papur a gyhoeddwyd yn Nhrafodion yr Academi Wyddorau Genedlaethol, mae Alam a coauthor Ryyan Khan, sydd bellach yn athro cynorthwyol ym Mhrifysgol East West ym Mangladesh, hefyd yn dangos sut y gellir defnyddio'r fformiwla i gyfrifo terfynau thermodynamig yr holl gelloedd solar a ddatblygwyd yn yr 50 mlynedd diwethaf. Gellir cyffredinoli'r canlyniadau hyn i dechnoleg sy'n debygol o gael ei datblygu dros yr 20 i 30 mlynedd nesaf.
Y gobaith yw y byddai'r cyfrifiadau hyn yn helpu ffermydd solar i fanteisio'n llawn ar gelloedd bifacial yn gynharach wrth eu defnyddio.
"Fe gymerodd bron i 50 mlynedd i gelloedd monofacial ymddangos yn y maes mewn ffordd gost-effeithiol," meddai Alam. "Mae'r dechnoleg wedi bod yn hynod lwyddiannus, ond rydyn ni'n gwybod nawr na allwn gynyddu eu heffeithlonrwydd yn sylweddol bellach na lleihau'r gost. Bydd ein fformiwla'n arwain ac yn cyflymu datblygiad technoleg bifacial ar raddfa amser gyflymach."
Efallai bod y papur wedi sicrhau bod y fathemateg wedi'i setlo mewn pryd: mae arbenigwyr yn amcangyfrif y bydd celloedd solar bifacial erbyn 2030 yn cyfrif am bron i hanner cyfran y farchnad ar gyfer paneli solar ledled y byd.
Gelwir dull Alam yn "driongl Shockley-Queisser," gan ei fod yn adeiladu ar ragfynegiadau a wnaed gan yr ymchwilwyr William Shockley a Hans-Joachim Queisser ar effeithlonrwydd damcaniaethol mwyaf posibl cell solar monofacial. Gellir nodi'r pwynt uchaf hwn, neu'r terfyn thermodynamig, ar graff llinell ar i lawr sy'n ffurfio siâp triongl.
Mae'r fformiwla'n dangos bod enillion effeithlonrwydd celloedd solar bifacial yn cynyddu gyda golau yn cael ei adlewyrchu o arwyneb. Byddai cryn dipyn yn fwy o bŵer yn cael ei drawsnewid o olau a adlewyrchir i ffwrdd o goncrit, er enghraifft, o'i gymharu ag arwyneb â llystyfiant.
Mae'r ymchwilwyr yn defnyddio'r fformiwla i argymell dyluniadau bifacial gwell ar gyfer paneli ar dir fferm a ffenestri adeiladau mewn dinasoedd poblog iawn. Mae paneli tryloyw, dwy ochr yn caniatáu cynhyrchu pŵer solar ar dir fferm heb fwrw cysgodion a fyddai'n rhwystro cynhyrchu cnydau. Yn y cyfamser, byddai creu ffenestri bifacial ar gyfer adeiladau yn helpu dinasoedd i ddefnyddio mwy o ynni adnewyddadwy.
Mae'r papur hefyd yn argymell ffyrdd o wneud y mwyaf o botensial celloedd bifacial trwy drin nifer y ffiniau rhwng deunyddiau lled-ddargludyddion, o'r enw cyffyrdd, sy'n hwyluso llif trydan. Mae celloedd bifacial â chyffyrdd sengl yn darparu'r enillion effeithlonrwydd mwyaf o gymharu â chelloedd monofacial.
"Mae'r enillion cymharol yn fach, ond mae'r enillion absoliwt yn sylweddol. Rydych chi'n colli'r budd cymharol cychwynnol wrth i chi gynyddu nifer y cyffyrdd, ond mae'r enillion absoliwt yn parhau i godi," meddai Khan.
Mae'r fformiwla, y manylir arni yn y papur, wedi'i dilysu'n drylwyr ac mae'n barod i gwmnïau ei defnyddio wrth iddynt benderfynu sut i ddylunio celloedd bifacial.