ЧОРНИЙ МЕТАЛ ДЛЯ СОНЯЧНИХ БАТАРЕЙ

Нове відкриття Інституту оптики Рочестерського університету, що дозволило зробити прорив в ефективності отримання сонячної енергії

Дослідники з Інституту оптики Рочестерського університету здійснили справжній прорив в ефективності отримання сонячної енергії. Забіжу наперед: ефективність зібльшилась у 15 разів, але удосконалили вони зовсім не напівпровідники. Все вирішив чорний метал.

У пошуках енергетичної незалежності інноватори вивчали сонячні термоелектричні генератори (STEG) як перспективне джерело виробництва сонячної електроенергії. На відміну від фотоелектричних елементів, які зараз використовуються в більшості сонячних панелей. Адже STEG можуть використовувати всі види теплової енергії на додаток до сонячного світла. Прості пристрої мають гарячу та холодну сторони з напівпровідниковими матеріалами між ними, а різниця температур між сторонами генерує електроенергію завдяки фізичному явищу, відомому як ефект Зеєбека.

Але сучасні термоелектричні генератори (STEG) мають значні обмеження ефективності, що перешкоджають їхньому ширшому впровадженню як практичної форми виробництва енергії. Наразі більшість сонячних термоелектричних генераторів перетворюють менше 1% сонячного світла на електроенергію, порівняно з приблизно 20% для житлових систем звичних сонячних панелей.

Власне професору оптики та фізики Чунлей Го із командою Лабораторії лазерної енергетики Рочестера вдалося значно скоротити цей розрив завдяки новим методам.

Зі слів Чунлея Го, якщо усі науковці десятиліттями зосереджувалия на вдосконаленні напівпровідникових матеріалів, що використовуються в STEG, і досягли незначного зростання загальної ефективності, то у своєму дослідженні фахівці з Рочестера взагалі не торкались напівпровідникових матеріалів. А зосередилися на гарячій та холодній сторонах пристрою. Поєднуючи краще поглинання сонячної енергії та утримання тепла на гарячій стороні з кращим розсіюванням тепла на холодній стороні. І це дало неабиякий результат.

Перше, що зробили зробили наші інноватори: на гарячій стороні STEG вони використали спеціальну технологію чорного металу, розроблену у своїй лабораторії, для перетворення звичайного вольфраму на вибіркове поглинання світла на сонячних довжинах хвиль. Використовуючи потужні фемтосекундні лазерні імпульси для травлення металевих поверхонь нанорозмірними структурами. Таким чином вони покращили поглинання матеріалом енергії сонячного світла, а також зменшили розсіювання тепла на інших довжинах хвиль.

Друге, дослідники «покрили чорний метал шматком пластику, щоб створити міні-теплицю, як на фермі. І таким чином мінімізували конвекцію та теплопровідність, щоб утримувати більше тепла, підвищуючи температуру на гарячій стороні.

І третій завершальний етап: на холодній стороні STEG вони знову використали фемтосекундні лазерні імпульси, але цього разу на звичайному алюмінії, щоб створити радіатор з крихітними структурами, які покращили розсіювання тепла як за допомогою випромінювання, так і конвекції. Цей процес подвоює охолоджувальну ефективність типового алюмінієвого теплорозсіювача.

У дослідженні Чунлей Го та його дослідницька група довели, що їхні STEGS можна використовувати для живлення світлодіодів набагато ефективніше, ніж сучасні методи. Окрім цього, така технологія також може бути використана для живлення бездротових датчиків для Інтернету, портативних пристроїв або використовуватись в якості автономних систем відновлюваної енергії в сільській місцевості

Послухати про це можна на каналі Lanka.Media, зокрема за посиланням