Thermoelectric ng Susunod na Henerasyon Nagbubukas ng 15x na Pagsulong sa Output ng Solar

Habang ang renewable energy ay nagmumula sa likas na mapagkukunan at napapanumbalik, makatutulong ito na bawasan ang ating pag-asa sa mga fossil fuel, tugunan ang pagbabago ng klima, at matugunan ang ating pangangailangan para sa isang napapanatiling kinabukasan sa enerhiya.

Kabilang sa mga saganang, natural na napapanumbalik na pinagkukunan ng enerhiya na may kaunting emisyon ang sikat ng araw, hangin, tubig, biomass, at init ng lupa.

Sa mga ito, ang enerhiyang solar ang pangunahing pinagkukunan ng renewable energy. Sa araw bilang walang katapusang pinagmumulan ng kapangyarihan, ang enerhiyang solar ay hindi mauubos, kaya’t ito ang pinaka-saganang renewable energy source na magagamit.

Noong 2024, umabot sa rekord na taas ang pandaigdigang solar power, na may mga instalasyon na lumampas sa 600 GW, isang 33% na pagtaas mula sa nakaraang taon, na kumakatawan sa 81% ng lahat ng bagong kapasidad ng renewable energy sa buong mundo. Bilang resulta, ang solar power ay nag-ambag ng halos 7% sa pandaigdigang suplay ng kuryente, halos doble ang bahagi nito sa mix ng kuryente sa loob ng tatlong taon.

Ayon sa International Energy Agency (IEA) talagang inaasahan na ang solar photovoltaics (PV) ay maging pinakamalaking renewable energy source pagsapit ng 2029, dahil sa mga sumusuportang regulasyon at ang matinding pagbaba ng gastos ng kuryenteng nalilikha mula sa mga solar panel.

Ang isang PV cell o isang solar cell ay isang aparato na direktang nagko-convert ng sikat ng araw sa elektrikal na kapangyarihan. Ang ilang selula ay kaya ring mag-convert ng artipisyal na ilaw sa kuryente. Gayunpaman, hindi ito walang problema. Isa sa mga pangunahing limitasyon ng isang PV cell ay ang temperatura nito, na malaki ang epekto sa kanyang kahusayan sa conversion.

Ito ay kung saan pumapasok ang isa pang malawak na ginagamit na teknolohiya, ang solar thermoelectric (TE), sa larawan. 

Lumampas sa Solar PVs tungo sa Solar Thermoelectric Generators (STEGs)

Ang thermoelectric generator (TEG) ay maaaring tugunan ang hamon ng kahusayan ng conversion sa mga PV cell sa pamamagitan ng pag-convert ng nasayang na init sa elektrikal na enerhiya.

Kilala ang mga TEG sa kanilang mataas na pagiging maaasahan, mahabang buhay, at kawalan ng mekanikal na gumagalaw na bahagi, kaya’t ito ay isang praktikal at pangakong opsyon para sa integrasyon sa mga PV cell sa mga aplikasyon na may mataas na temperatura.

Tinatawag ding Seebeck generator, ang thermoelectric generator (TEG) ay isang aparato na nagko-convert ng init direkta sa elektrisidad sa pamamagitan ng Seebeck effect.

Sa effect na ito, ang pagkakaiba ng temperatura sa pagitan ng dalawang magkaibang konduktor o semiconductor ay lumilikha ng boltahe, sanhi ng paggalaw ng mga charge carrier. 

Kapag ang init ay inilapat sa isa sa mga konduktor o semiconductor, ang mga electron ay gumagalaw patungo sa malamig na dulo, lumilikha ng potensyal na pagkakaiba. Kung nakakonekta sa isang circuit, ang direct current ay dumadaloy dito.

Kaya, batay sa Seebeck effect, ang mga TE material ay lumilikha ng boltahe kapag sumailalim sa isang pagkakaiba ng temperatura sa kanilang mga dulo. Kapag inilagay sa pagitan ng isang solar absorber at isang heat dissipator upang magtatag ng pagkakaiba ng temperatura at lumikha ng kuryente, sila ay tinatawag na solar thermoelectric generators (STEGs).

Ang thermal-to-electrical conversion efficiency ng mga STEG na ito ay tinutukoy ng dimensionless figure of merit (ZT) ng TE material at ng pagkakaiba ng temperatura sa pagitan ng mainit na panig at malamig na panig sa buong aparato. 

Bilang resulta, ang mga solar absorber ng STEG ay may mas malawak na absorption band, na nagpapahintulot sa photon energy ng buong solar spectrum na magamit, hindi tulad ng solar PVs na maaaring gumamit lamang ng makitid na banda ng sikat ng araw malapit sa semiconductor bandgap. Gayunpaman, napakababa ng kanilang thermoelectric efficiency.

Ayon sa pinakabagong pananaliksik, ang ZT value ng TE material ay nananatiling nasa paligid ng isa, kahit na matapos ang mga dekada ng masusing pananaliksik. Ang ZT ay isang mahalagang sukatan para sa pag-evaluate ng performance ng thermoelectric materials, kung saan ang mas mataas na ZT value ay nagpapahiwatig ng mas epektibong thermoelectric material para sa pagbuo ng kuryente mula sa isang ibinigay na pagkakaiba ng temperatura.

Ang kakulangan ng mga high-efficiency thermoelectric (TE) materials at compact heat sinks para sa heat dissipation ay siyang humahadlang sa komersyal na pag-aampon ng STEG.

Upang tugunan ang mga isyung ito, isang pangkat ng mga mananaliksik ang nakabuo ng estratehiya na maaaring magpataas ng power generation ng STEG ng 15 beses habang tanging 25% lamang ang nadagdag na bigat.

STEG Efficiency Challenges: Ang Pangangailangan ng Mas Mahuhusay na Absorbers & Heat Dissipators

Mabilis na tumataas ang pangangailangan sa enerhiya sa buong mundo, dulot ng paglaki ng populasyon at pag-unlad ng ekonomiya. 

Ayon sa IEA, ang pandaigdigang pangangailangan para sa tumaas ng 4.3% noong 2024, isang malaking pagtaas mula sa 2.3% noong 2023.

Kaya, sa hinaharap, ang mundo ay mangangailangan ng patuloy na pagtaas ng suplay ng enerhiya, ngunit higit sa lahat, malinis na enerhiya upang labanan ang pagbabago ng klima, bawasan ang greenhouse gas (GHG) emissions, at makamit ang enerhiya na hindi nakadepende sa ibang bansa.

Sa paghahanap ng napapanatiling malinis na enerhiya, ang mga mananaliksik ay lumipat sa solar thermoelectric generators (STEGs) bilang isang pangakong pinagmumulan ng solar electricity generation, dahil maaari nitong gamitin hindi lamang ang sikat ng araw kundi pati na rin ang iba pang anyo ng thermal energy.

Sa kasalukuyan, karamihan sa mga STEG ay nagko-convert ng mas mababa sa 1% ng sikat ng araw tungo sa kuryente, samantalang ang mga residential solar panel system ay may kakayahang 15% hanggang 20% na conversion efficiency. 

Kaya, upang tunay na mapakinabangan ang mga aparatong ito, kailangan muna nating malampasan ang kanilang mga limitasyon sa kahusayan. 

Ang kailangan natin ay lumikha ng mga bagong paraan upang mapabuti ang power generation ng STEG. Ang mga solar thermoelectric generator ay nagpo-produce ng mas maraming power sa mas mataas na pagkakaiba ng temperatura, at ito ay maaaring makamit sa pamamagitan ng pag-maximize ng pagsipsip ng solar energy at pag-minimize ng pagkawala ng init sa mainit na panig habang epektibong nagdidisipar ng init sa malamig na panig.

Bukod pa rito, ang STEG ay maaaring maging mahalaga sa pagpapagana ng mga wearable electronics, medical sensors, wireless sensor networks, at avionic devices.

Gayunpaman, ang mga high-power-density na aplikasyon na ito ay nangangailangan ng magagaan na selective solar absorbers (SSAs) para sa mainit na panig at heat dissipators para sa malamig na panig. Upang magamit ang pinakamalaking dami ng solar energy, ang absorber (SSA) ay dapat magpakita ng mataas na optical absorption sa solar spectral range (300–2500 nm) habang pinapanatili ang mababang emissivity sa IR (2.5–20 μm) upang mabawasan ang radiation loss. 

Ang optical performance ng mga absorber ay maaaring i-optimize sa pamamagitan ng structural design at pagpili ng materyales.

Kasama rito ang plasmonic absorbers, double ceramic layer absorbers, multilayer film absorbers, at photonic crystal absorbers. Gayunpaman, sa kabila ng lahat ng mga pag-unlad na ito, karamihan sa mga absorber ay nangangailangan ng kumplikadong kagamitan at matrabaho na proseso ng paggawa, na naglilimita ang kanilang pag-scale sa abot-kayang presyo. 

Dagdag pa rito, ang pagtaas ng output power ng STEG ay madalas nangangailangan ng malalaking at kumplikadong cooling system upang pababain ang temperatura ng malamig na panig at dagdagan ang pagkakaiba ng temperatura, na nagdadala ng isa pang hamon.

Swipe to scroll →

Black Metal Tech and Femtosecond Lasers: Isang Estratehiyang Nagbabago ng Laro

Upang malampasan ang mga problema ng STEG, ang mga mananaliksik mula sa University of Rochester’s Institute of Optics ay nakabuo ng isang spectral engineering at thermal management strategy na nagpababa ng bigat at nagpataas ng produksyon ng power.

Ang mga bagong teknik para sa paglikha ng mas makapangyarihang STEG device ay detalye sa isang pag-aaral¹ na inilathala sa Light: Science and Applications.

“Sa loob ng mga dekada, ang komunidad ng pananaliksik ay nakatuon sa pagpapabuti ng mga semiconductor material na ginagamit sa STEG at nakagawa lamang ng bahagyang pagtaas sa kabuuang kahusayan.”

– Chunlei Guo, isang propesor ng optics at physics at senior scientist sa Rochester’s Laboratory for Laser Energetics.

Idinagdag niya:

“Sa pag-aaral na ito, hindi namin binago ang mga semiconductor material—sa halip, nagtuon kami sa mainit at malamig na panig ng aparato. Sa pamamagitan ng pagsasama ng mas mahusay na pagsipsip ng solar energy at heat trapping sa mainit na panig kasama ang mas mahusay na pag-dissipate ng init sa malamig na panig, nakamit namin ang kamangha-manghang pagtaas sa kahusayan.”

Ang susi dito ay ang espesyal na black metal technology. Noong 2020, ang parehong pangkat ay nagpakita na sa paggamit ng femtosecond (fs) laser, na tumulong sa kanila lumikha ng mga hindi matutunaw na metallic structures² ilang buwan bago iyon, nakagawa rin sila ng napakaepektibong solar power generators³.

Noong panahong iyon, pinalabo nila ang makinang, mataas na reflective na ibabaw ng metal hanggang maging itim, tinawag itong black metal technology. Sa pamamagitan ng femtosecond laser pulses, maaari nilang gawing itim halos anumang metal.

Sinubukan ng pangkat ang copper, steel, aluminum, at tungsten. Pagkatapos ng paggamot gamit ang nanoscale structures, natuklasan nila na ang tungsten ang may pinakamataas na solar absorption efficiency. Naipataas nila ang kahusayan ng thermoelectric production ng 130% kumpara sa hindi tinratuhang tungsten, na karaniwang ginagamit bilang thermal solar absorber.

Kaya, batay dito, sa pagkakataong ito, binago ng mga mananaliksik ang karaniwang tungsten (W) sa mainit na panig tungo sa isang absorber (W-SSA) sa pamamagitan ng fs-laser processing technique.

Ang tungsten ay binago tungo sa ‘black metal’ sa pamamagitan ng pagpaitim ng ibabaw nito, na nagbigay dito ng napakataas na kahusayan sa selective na pagsipsip ng liwanag sa mga solar wavelength habang binabawasan ang heat dissipation sa ibang wavelength.

Ito ay nakamit sa pamamagitan ng ultra-fast at precision etching, gamit ang makapangyarihang fs laser pulses, na lumikha ng nanoscale structures sa ibabaw ng metal. Sa halip na baguhin ang mismong semiconductor materials, pinabuti ng pangkat kung paano sumisipsip ang mainit na panig ng sikat ng araw at nag-iimbak ng init.

Isang greenhouse chamber para sa tungsten selective solar absorbers (W-SSA) ay nilikha rin upang mabawasan ang convective loss.

Upang lumikha ng isang mini greenhouse, tulad ng sa isang bukid, ang black metal ay binalutan ng isang piraso ng plastik. “Maaari mong bawasan ang convection at conduction upang mahuli ang mas maraming init, na nagpapataas ng temperatura sa mainit na panig,” sabi ni Guo. Ang pangkat ay nakapagbawas ng pagkawala ng init ng higit sa 40%.

Samantala, sa malamig na panig, ginamit ang parehong laser technique upang gawing isang mega-capacity heat dissipator ang karaniwang aluminum (Al) na may maliliit na istruktura. Ito ay lumikha ng heat sink upang mapabuti ang pag-dissipate ng init sa pamamagitan ng radiation pati na rin ang convection. 

Ang cooling performance ng ginawang aluminium ay doble kumpara sa karaniwang Al heat dissipator.

Sa lahat ng ito, tulad ng nakita natin, ang fs-laser processing technique ay gumanap ng mahalagang papel. Kapansin-pansin, ang teknik na ito ay nangangailangan lamang ng isang hakbang at scalable. Ang simpleng subtractive technique na ito ay maaari ring mailapat sa iba’t ibang materyales na may kumplikadong geometry, tulad ng polymer, glass, dielectrics, semiconductors, at metals.

Bilang isang purong pisikal na pamamaraan, ito ay mas environment-friendly kaysa sa iba pang mga metodo. 

Ang femtosecond (isang quadrillionth ng isang segundo) laser ay lumikha ng iba’t ibang microstructures sa aluminum at nanostructures sa tungsten.

Pagkatapos, ang pag-optimize ng laki at densidad ng mga istrukturang ito ay nagbigay-daan sa mga mananaliksik na itaas ang solar absorption ng W habang binabawasan ang IR emissivity nito sa mainit na panig. Nakuha nila ang higit sa 80% absorption efficiency sa mataas na temperatura.

Sa malamig na panig, pinalawak nila ang IR emissivity sa buong blackbody radiation spectrum para sa aluminum at ang surface area nito para sa heat dissipation. Ang paggawa nito ay lubos na nagpataas ng solar-to-thermal conversion efficiency.

Ipinakita ng pangkat kung paano magagamit ang kanilang solar thermoelectric generator (STEG) upang magpatakbo ng LEDs nang mas epektibo kaysa sa mga umiiral na pamamaraan.

Ayon kay Gao, ang teknolohiya ay maaari ring magamit upang magpatakbo ng mga microelectronic device tulad ng mga wearables, smart devices, at autonomous sensors para sa Internet of Things (IoT). Bukod pa rito, maaari itong magsilbing off-grid renewable energy system sa mga liblib at rural na lugar.

Ayon sa pag-aaral, ang STEG ay maaari ring magamit kasabay ng mga advanced solar energy device, tulad ng spectral splitting hybrid PV-TE systems at low-cost dye-sensitized solar cells (DSC), na maaaring mag-generate ng power sa mababang liwanag, kaya’t pinapabuti ang energy output para sa mga aplikasyon na nangangailangan ng mataas na power.

Pag-iinvest sa Solar Energy

Sa larangan ng renewable energy, Nextracker Inc. (NXT ) ay namumukod-tangi bilang isang high-growth na kumpanya.

Sa market cap na $10 bilyon, ang NXT shares ay kasalukuyang nagte-trade sa $67.59, tumaas ng 85% ngayong taon hanggang ngayon. Noong nakaraang linggo, ang mga shares ng kumpanya ay umabot sa bagong taas na halos $69. Kasama nito, ang EPS (TTM) nito ay 3.67, at ang P/E (TTM) ay 18.42. Walang dividend yield na kikitain, gayunpaman.

Nextracker Inc. (NXT )

Ang Nextracker ay isang provider ng solar technology platform na nag-aalok ng electrical solutions, integrated trackers, at yield optimization at control systems. Ang advanced na teknolohiya ng kumpanya ay nagpapahintulot sa mga solar power plant na sundan ang galaw ng araw sa kalangitan at i-optimize ang performance. 

Kabilang sa mga produkto at serbisyo nito ang NX Foundation, NX Horizon, NX Navigator, NX Global, PowerworX, TrueCapture, at Services Electrical Balance of System (eBOS).

Sa buwang ito, ang Nextracker naglabas ng sustainability report nito, kung saan binanggit na naabot ang Total Recordable Incident Rate (TRIR) na 0.61, lampas sa US safety operations goal na 1.2.

Inilunsad ng Nextracker ang NX Foundation Solutions para mapabuti ang solar deployment sa lahat ng uri ng lupa. Ang NX Horizon low-carbon tracker (LCT) systems ay inilabas din upang bawasan ang carbon emissions (tracker-related) ng hanggang 35%.

Sa usapin ng GHG emissions at resource efficiency, ang kumpanya ay nag-commit na magtakda ng mga target alinsunod sa globally recognized framework (SBTi), inilathala ang unang Task Force Climate Financial Disclosure (TCFD) index, nakuha ang third-party assurance para sa Scope 1 at Scope 2 GHG emissions data, at nakuha ang ISO 14001:2015 certification para sa Environmental Management System sa US.

Nakuha rin ang ISO 9001 certification para sa quality management sa operasyon sa US, India, at Brazil. 

Sa gitna nito, kamakailan lamang napili ang Nextracker ng isa sa pinakamalaking renewable energy companies sa South American na bansa. Ang Casa dos Ventos ay pumili nito upang magbigay ng 1.5 GW ng solar tracker systems para sa kanilang apat na bagong proyekto sa Brazil. Kabilang dito ang mga solar at solar-at-wind hybrid projects.

“Ang pag-secure ng multi-project commitment mula sa isang renewable energy leader tulad ng Casa dos Ventos ay nagpapakita ng lumalaking kahalagahan ng mapagkakatiwalaang partnership pagdating sa performance at pangmatagalang reliability sa kasalukuyang solar industry.”

– Alejo Lopez, vice president, Nextracker Latin America

Nakipagtulungan din ang Nextracker sa UC Berkeley upang magtatag ng isang bagong research center (ang CAL-NEXT Center for Solar Energy Research) upang paunlarin ang teknolohiya ng solar power plant para suportahan ang panghinaharap na pangangailangan sa enerhiya. Nagbigay ang kumpanya ng $6.5 milyon para sa inisyatiba.

Tungkol sa pananalapi ng kumpanya, huling linggo ng nakaraang buwan, iniulat nito ang unang quarter ng fiscal year 2026, na nagtapos noong Hunyo 27, 2025. Sa panahong ito, naitala nito ang $864 milyon na revenue, tumaas ng 20% YoY.

Ang GAAP gross profit ay tumaas ng 19% YoY sa $282 milyon, habang ang GAAP operating income ay tumaas ng 16% YoY sa $186 milyon. Ang Adjusted gross profit ay tumaas ng 18% sa $285 milyon, at ang Adjusted EBITDA ay tumaas ng 23% sa $215 milyon. Ang kabuuang backlog ng Nextracker para sa panahong ito ay higit sa $4.75 bilyon.

Iniulat din nito ang operating cash flow na $81 milyon at $743 milyon na cash sa katapusan ng quarter, nang walang utang. Sa quarter na ito, nag-invest ang kumpanya ng $86.8 milyon sa strategic acquisitions upang suportahan ang mga bagong growth initiative.

“Ang Nextracker ay naghatid ng isa pang malakas na quarter sa lahat ng pangunahing financial metrics at nakakita ng patuloy na market share momentum.”

– Founder at CEO Dan Shugar

Kamakailan lamang, inanunsyo ng Nextracker ang paglulunsad ng AI at robotics business initiative nito. “Ang pag-scale ng solar upang matugunan ang pandaigdigang pangangailangan sa enerhiya ay nangangailangan ng bagong antas ng autonomy sa kung paano natin binubuo at pinapatakbo ang mga power plant,” sabi ng bagong itinalagang chief AI at robotics officer, Dr. Francesco Borrelli.

Ito ay nangyari matapos mag-invest ng higit sa $40 milyon sa acquisitions upang mapabuti ang deployment ng solar power plant, reliability, at pangmatagalang ROI. Kabilang dito ang OnSight Technology para sa autonomous survey at fire warning systems, SenseHawk IP upang lumikha ng high-resolution 3D as-built maps ng mga solar project site, at Amir Robotics upang bawasan ang soil-related yield loss.

Ayon kay Shugar:

“Sa milyong-milyong sensors at control nodes na naka-deploy na sa halos 100 GW ng operating systems sa 40 bansa, may natatanging pagkakataon ang Nextracker na gamitin ang AI at robotics sa malawakang sukat.”

Pinakabagong Balita at Pag-unlad sa Stock ng Nextracker Inc. (NXT)

Konklusyon

Ang enerhiyang solar ay isa sa pinaka-pangako at pinakamalinis na paraan upang mapagana ang mundo. Sa kasalukuyan, ang pag-aampon ng solar PV ay mabilis na tumataas, ngunit siyempre, ang landas patungo sa renewable energy ay hindi lamang aasa sa isang teknolohiya.

Ang mga hybrid system na nagsasama ng photovoltaics, thermoelectrics, at advanced nanomaterials ay magiging susi sa hinaharap ng solar power. 

Habang ang mga material inefficiencies ay minsang humadlang sa teknolohiyang solar thermoelectric, ngayon ay binabasag na nito ang mga hadlang sa pamamagitan ng mga bagong thermal management at nanostructuring techniques. Ang pinakabagong breakthrough sa STEG ay nagpapakita na ang inobasyon sa antas ng materyal at estruktura, hindi lamang sa performance ng semiconductor, ay maaaring magbukas ng kahanga-hangang na pagtaas ng kahusayan at makatulong sa pagtugon sa tumataas na pangangailangan sa enerhiya.

I-click dito para sa listahan ng mga nangungunang renewable energy stocks.

Mga Sanggunian:

1. Xu, T., Wei, R., Singh, S.C., et al. 15-Fold increase in solar thermoelectric generator performance through femtosecond-laser spectral engineering and thermal management. Light: Science & Applications, 14, 268, published 12 Agosto 2025. https://doi.org/10.1038/s41377-025-01916-9
2. Zhan, Z., ElKabbash, M., Cheng, J., Zhang, J., Singh, S., & Guo, C. Highly floatable superhydrophobic metallic assembly for aquatic applications. ACS Applied Materials & Interfaces, 11(51), 48512–48517, published 26 Disyembre 2019. https://doi.org/10.1021/acsami.9b15540
3. Jalil, S.A., Lai, B., ElKabbash, M., et al. Spectral absorption control of femtosecond laser-treated metals and application in solar-thermal devices. Light: Science & Applications, 9, 14, published 4 Pebrero 2020. https://doi.org/10.1038/s41377-020-0242-y