Діджитал У 15 разів ефективніше: як чорний метал може змінити сонячну енергетику
Співробітники Рочестерського університету в США розробили сонячний термоелектричний генератор, який може скласти конкуренцію побутовим панелям.
Related video
Він показав ефективність у 15 разів вищу, ніж попередні пристрої цього типу. Подробиці дослідження розкрили на сайті Рочестерського університету.
У своєму дослідженні група продемонструвала, як їхній прилад можна використовувати для живлення світлодіодів набагато ефективніше, ніж наявні методи. Автори стверджують, що ця технологія також може бути використана для живлення бездротових датчиків Інтернету речей, носяться пристроїв або служити автономними системами відновлюваної енергії в сільській місцевості.
Сонячні термоелектричні генератори (СТЕГ) є перспективною технологією видобутку електрики, на відміну від фотоелектричних елементів, що використовуються в даний час в більшості сонячних панелей, вони можуть використовувати не тільки сонячну енергію, а й всі види теплової енергії.
СТЕГ мають гарячий і холодний боки, між якими знаходяться напівпровідникові матеріали, а різниця температур між боками генерує електроенергію завдяки фізичному явищу, відомому як ефект Зеебека.
Широкому поширенню сонячних термоелектричних генераторів заважає їхня низька ефективність. Наразі більшість СТЕГ-генераторів перетворюють на електрику менше 1% сонячного світла, тоді як побутові сонячні панелі перетворюють цей показник приблизно на 20%.
Тепер же вчені змогли скоротити розрив завдяки новим методам спектральної інженерії та терморегулювання. Якщо раніше дослідники шукали більш ефективні напівпровідникові матеріали, то ця команда зосередилися на гарячій і холодній сторонах пристрою.
"Об'єднавши краще поглинання сонячної енергії та утримання тепла на гарячому боці з кращим розсіюванням тепла на холодному боці, ми домоглися вражаючого підвищення ефективності", — заявив професор Чуньлей Го.
На гарячій стороні STEG дослідники використовували спеціальну технологію чорного металу, розроблену в лабораторії для перетворення звичайного вольфраму на світло, яке селективно поглинає світло на сонячних довжинах хвиль. Використовуючи потужні фемтосекундні лазерні імпульси для травлення металевих поверхонь нанорозмірними структурами, вони поліпшили поглинання енергії сонячного світла матеріалом, одночасно зменшивши розсіювання тепла на інших довжинах хвиль.
Після цього вчені покрили метал шматком пластику, щоб створити міні-теплицю. Він дозволив мінімізувати конвекцію і теплопровідність, щоб утримувати більше тепла, підвищуючи температуру на гарячій стороні.
На холодному ж боці вчені знову використовували фемтосекундні лазерні імпульси, але цього разу на звичайному алюмінії, щоб створити радіатор з мікроструктурами. Розсіювання тепла покращилося як за рахунок випромінювання, так і за рахунок конвекції, а ефективність охолодження подвоїлася порівняно зі звичайним алюмінієвим радіатором.
Раніше писали про те, як нова технологія перезапустить старі сонячні панелі. Вчені створили міні-модулі, використовуючи нове і перероблене скло у співвідношенні 50% на 50%.