Perubahan kecil dalam reka bentuk membran boleh memberi impak besar kepada prestasi sesuatu yang baharu teknologi dibangunkan di KAUST yang menggunakan sisa haba daripada sel suria untuk penyahgaraman air laut. Panel solar boleh menjadi sangat panas—lebih daripada 40 darjah Celsius lebih panas daripada suhu udara sekeliling di kawasan gersang. Keadaan ini timbul kerana sel fotovoltaik silikon biasanya menukar hanya satu perempat daripada tenaga suria yang diserap kepada elektrik manakala selebihnya memanaskan sel. Suhu operasi yang melampau mengurangkan kecekapan dan jangka hayat sel.
Pada tahun 2019, Peng Wang dan pasukannya menyedari bahawa pembaziran haba sel suria dapat digunakan untuk pemurnian air. Mereka mengembangkan alat yang dipasang di bawah panel fotovoltaik dan menarik air laut ke dalam rangkaian saluran berlapis. Air menguap di saluran paling atas oleh haba sel suria melalui membran berpori ke lapisan bawah, di mana ia disuling semula. Selepas tiga lapisan pemurnian, air tawar dihasilkan pada kadar hampir 1.6 liter sejam.
Walaupun dengan penyejukan air, pasukan tersebut mendapati bahawa suhu operasi panel fotovoltaik mereka tetap tinggi. Untuk mengatasinya, para penyelidik Wenbin Wang dan Sara Aleid membantu mengembangkan model teori untuk meneroka hubungan antara parameter membran tertentu, seperti ketebalan dan keliangan, dengan panas sel suria.
"Menyedari suhu sel surya yang lebih rendah bergantung pada mengatur pemindahan haba melalui membran hidrofobik dalam peranti bertingkat," jelas Wang. "Hanya dengan memodulasi parameter membran, kami mendapati bahawa menggunakan membran hidrofobik yang lebih tipis dengan keliangan yang lebih tinggi memungkinkan prestasi penyahgaraman yang lebih tinggi dan suhu sel surya yang lebih rendah dapat dicapai secara serentak."
Mengambil hasil ini dari makmal ke persekitaran dunia nyata memerlukan pasukan untuk meminimumkan keperluan tenaga dan membazirkan produk sampingan yang berkaitan dengan penyahgaraman. Mengambil inspirasi dari teknologi infusi yang digunakan dalam saluran intravena, para penyelidik mengembangkan sistem yang didorong oleh graviti yang memasukkan air laut ke dalam peranti sel suria tanpa pam luaran. Sebagai tambahan, kain khas menjauhkan garam dan mineral pepejal, mengelakkan pelepasan air garam beracun.
"Kerana peranti kami bertujuan untuk menyahalaskan air laut dan menyediakan elektrik untuk komuniti di luar grid, bergantung pada pam mekanik untuk mengawal kadar aliran air sumber bukanlah pilihan yang baik," jelas Wang.
Eksperimen, termasuk ujian luar di kampus KAUST yang cerah, menunjukkan bahawa reka bentuk membran baru meningkat elektrik penjanaan sebanyak 8 peratus sementara juga menggandakan kadar penjanaan air tawar sebelumnya.