مدت ها قبل پژوهشگران متوجه شدند خنک‌‌ سازی پنل ‌‌های خورشید با کمک آب می‌‌تواند فواید و مزایای زیادی داشته باشد. جدیداً، برخی شرکت ‌‌هایی که در این حوضه فعالیت می کنند درصدد فروش تجهیزات خنک‌‌کننده‌‌ آبی برای نیروگاه‌‌ های خورشیدی برآمده‌‌اند که استفاده از آن‌‌ها، نیازمند دسترسی به آب زیاد و تجهیزاتی مانند مخازن ذخیره‌‌سازی و لوله‌‌کشی و پمپ‌‌ها خواهد بود. امکاناتی که دسترسی به آن در مناطق گرمسیر ‌‌و خشک یا کشورهای درحال‌‌ توسعه با زیرساخت‌‌ های اندک و ضعیف بسیار سخت خواهد بود.

تا به امروز ظرفیت نیروگاه‌‌های خورشیدی در جهان به بیش از ۶۰۰ گیگاووات رسیده است که یعنی تأمین حدود ۳ درصد از کل انرژی مصرفی سیاره زمین است. پیش بینی می شود که این ظرفیت در دهه‌‌ی آینده پنج‌ برابر گردد. در حال حاضر بخش زیاد این تجهیزات از عنصر سیلیکون در ساختار سلول‌‌های خود بهره می‌‌برند. متأسفانه این سلول‌‌های سیلیکونی به‌‌صورت میانگین تنها ۲۰ درصد از انرژی را به الکتریسیته تبدیل می‌‌کنند و بقیه‌‌ی انرژی دریافتی به‌‌شکل حرارت درمی‌‌آید که می‌‌تواند دمای سطح پنل‌‌ها را به بیش‌ ‌از ۴۰ درجه‌‌ی سانتی‌‌گراد برساند.

دمای استاندارد پنل های خورشیدی (۲۵ درجه‌‌ی سانتی‌‌گراد) می باشد که با افزایش یک درجه دما بیش از این، توان خروجی پنل خورشیدی با توجه به کیفیت ساخت و کاربری پنل‌‌ها می‌‌تواند بین ۰/۲ تا ۰/۴ درصد افت کند. از نظر جون ژو دانشمند علم مواد از دانشگاه علم و فناوری هواژونگ، برای این سطح از فناوری که پژوهشگران برای هر درصد افزایش بهره‌وری چندین ماه تلاش می‌‌کنند، حتی جلوگیری از افت توان ۱ درصدی نیز دستاوردی بزرگ به‌‌ حساب می‌‌آید.

برای خنک‌‌ کردن یک مترمربع از پنل خورشیدی در مناطق بیابانی با رطوبت تقریبی ۳۵ درصد، به یک کیلوگرم ژل نیاز خواهد بود….

چند وقت پیش فناوری تازه‌‌ای به‌نام کلکتورهای جوّی در صنعت تأمین آب آشامیدنی معرفی شد و پژوهشگران انواع جدیدی از مواد را معرفی کردند که می‌‌توانستند بخار آب را از هوا جذب کنند و پس از  تقطیر، آن را به‌‌شکل آب آشامیدنی دربیاورند. یکی از بهترین مواد استفاده‌ شده نوعی ژل متشکل ‌‌از نانو لوله‌‌های کربنی در پلیمر و نمک جاذب کلسیم‌‌ کلرید است. این ماده در نیمه شب که هوا سردتر و میزان رطوبت آن بیشتر است، می‌‌تواند از طریق تقطیر ذرات بخار به ‌‌شکل قطرات آب، حجم قابل قبولی از آب را در ساختار ژل مانند خود جذب کند. با افزایش دما در طول ساعت روز، ژل کم کم این بخار آب را آزاد می‌‌کند و اگر بر روی ژل را با کمک لایه‌ی پلاستیک شفافی بپوشانیم، خواهیم توانست بخار آب آزاد شده را ذخیره کنیم و با تبدیل دوباره‌‌ی آن به آب مایع، امکان ذخیره‌‌سازی آن را در مخازن آب آشامیدنی فراهم کنیم.

مهندسین محیط‌‌ زیست دانشگاه پلی‌‌تکنیک هونگ‌‌کونگ کاربردی تازه برای این آب تقطیرشده پیدا نموده اند و آن روش خنک ‌‌سازی پنل‌‌های خورشیدی است. آن‌‌ها یک لایه‌‌ از ژل یک ‌سانتی‌‌ متری را در پشت صفحات خورشیدی قرار دادند. ایده‌‌ی اصلی این گونه است که لایه‌‌ی ژل ذکر شده در طول ساعات روز، گرمای پشت پنل را جذب می‌‌کند و از آن برای تبخیر آب جذب ‌‌شده از اتمسفر در شب قبل بهره می‌‌برد و نهایتاً بخار آب تولید شده از بخش انتهایی ژل خارج می‌‌شود. دقیقا شبیه به فرایند تعریق در پوست بدن انسان، با تبخیر آب از سطح ژل پنل خورشیدی نیز خنک خواهد شد.

پژوهشگران اظهار داشتند مقدار ژل مصرفی مورد نیاز برای خنک‌‌ سازی پنل وابسته به میزان رطوبت موجود در محیط خواهد بود. برای مثال، در منطقه‌ای بیابانی با رطوبت تخمینی ۳۵ درصد، برای خنک‌‌سازی هر متر مربع از سطح پشتی پنل خورشیدی، به یک کیلوگرم ژل نیاز است. درحالی ‌که در منطقه‌ا‌‌ی گرم و شرجی با رطوبت نسبی ۸۰ درصدی، تنها به ۳۰۰ گرم ژل در ازای هر مترمربع پنل نیاز خواهیم داشت. با اعمال لایه‌‌ی ژل دمای سطح پنل فتوولتائیک به‌‌اندازه‌‌ی ۱۰ درجه‌‌ی سانتی‌‌گراد افت خواهد کرد و متقابلاً خروجی برق تولید از این پنل‌‌ها به‌‌طور میانگین ۱۵ درصد افزایش پیدا می کند. بنابر گزارش وانگ و همکارانش در ژورنال Nature Sustainability، افزایش توان خروجی در وضعیت واقعی و در حضور باد تا ۱۹ درصد نیز خواهد رسید.

این میزان از افزایش بازدهی بسیار قابل توجه است. اما در این روش بارش باران می‌‌تواند با حل ‌‌کردن کلسیم کلرید موجود در ژل، به‌‌مرور خاصیت جذب‌‌کنندگی رطوبت را  از آن سلب کند. اما هیدروژل در سطح پشتی پنل قرار می‌‌گیرد و این موضوع می‌‌تواند ژل را از تماس مستقیم با باران محفوظ نگه دارد.

آب می‌‌تواند برای تمیز کردن سطح پنل‌‌ها از گردوغبار نیز استفاده شود و بدین‌‌ترتیب، به‌‌طورهم‌زمان یکی دیگر از موانع مهم پیش ‌‌رو در افزایش بازدهی پنل‌‌های خورشیدی را از میان بردارد. این آب می‌‌تواند حتی برای مصارف آشامیدنی نیز ذخیره‌‌سازی شود؛ ساز و کاری که می‌‌تواند برای بسیاری از ساکنان مناطق بیابانی راه ‌حلی حیاتی باشد.