Jelenleg a globális áramtermelés 3 százaléka származik a napenergia hasznosításából, ami több mint 600 gigawatt kapacitást jelent, és a prognózisok szerint ez a kapacitás a következő évtized során ötszörösére növekszik majd. A legelterjedtebb napelemtípust napjainkban továbbra is szilíciumból készült rendszerek adják, amelyek azonban csak a napfény energiájának 20 százalékát alakítják árammá. A többi energia egy jelentős része a napelem hevítésére fordítódik, ami azért problematikus, mert a rendszer hatásfoka 25 °C fölött folyamatosan, minden újabb fokkal egyre inkább csökken.

A szakértők már évtizedekkel ezelőtt igazolták, hogy a napelemek hűtésével jelentősen javítható a hatásfok, és akadnak is vízhűtéses rendszerek a piacon. Ezekhez azonban nyilvánvalóan nagy mennyiségű vízre van szükség, aminek biztosítása a száraz régiókban és a szükséges  infrastruktúrával nem rendelkező területeken problematikus lehet.

Ezen segíthet az a légköri vízgyűjtő rendszer, amelyet a Hongkongi Műszaki Egyetem kutatói fejlesztettek ki. Az elmúlt években az anyagkutatók számos olyan matériával álltak elő, amely alkalmas arra, hogy a levegőben található vízpárát magába szippantsa, és például iható mennyiségű vizet teremtsen elő ilyen módon. A legjobban teljesítő ilyen anyagok egyike egy szén nanocsövek, speciális polimer és kalcium-klodrid keverékéből álló gél, amely éjszaka, amikor hűvös van és nagyobb a páratartalom, képes nagy mennyiségben megkötni a vizet a levegőből, majd nappal, a hőmérséklet emelkedésével fokozatosan elpárologtatni azt. Ráadásul ha a gélt áttetsző műanyaggal borítják be, a párolgó víz sem jut messzire, hanem ismét lecsapódik és összegyűjthető.

Peng Wang és kollégái ezt az összeállítást próbálták ki a napelemek hűtésére. A gélből egy centiméter vastag réteget vittek fel egy sztenderd szilícium napelem hátoldalára. Az elképzelés az volt, hogy a gél éjszaka magába szívja a vizet, majd ezt nappal elpárologtatja, ezáltal hőt vonva el és hűtve a napelemet, ahogy az izzadás teszi a testtel. A koncepció bevált: a géllel bevont napelemek hőmérséklete akár 10 °C-kal is csökkent, az átlagos hatásfok pedig egy kültéri teszt során 15 százalékról 19 százalékig ugrott ennek hatására. És bár utóbbi teszt során vélhetően a szél is hozzájárult a hűtő hatáshoz, ez mindenképpen szignifikáns javulást jelent.

A kísérletek alapján a megfelelő hűtéshez szükséges gélmennyiség a páratartalomtól függ: sivatagos környezetben, 35 százalékos páratartalom mellett egy négyzetméter felület hűtéséhez nagyjából egy kilogramm gél kell, míg 80 százalékos páratartalom esetén 0,3 kilogramm is elegendő a célra.

A koncepció nagy előnye, hogy mivel a gél a napelemek alsó felén helyezkedik el, valamennyire védve van az időjárástól, így tartósabb lehet a bevonat, de Wang és társai máris dolgoznak egy olyan variánson, amely még tartósabbnak bizonyulhat erre a célra. És azon is gondolkoznak, hogyan lehetne hatékonyan megoldani az elpárolgó víz újbóli lecsapatását, amit aztán további hűtésre, vagy a napelemek portól való megtisztítására lehetne használni.