С каждым годом солнечная энергетика привлекает всё больше внимания со стороны исследовательских центров и инвестиционных компаний, продвигающих развитие нового источника энергии всё дальше вперёд.
Одной из ожидаемых разработок в ближайшие 10-15 лет в этой области, по мнению исследователей Массачусетского технологического университета, станут тепловые солнечные батареи, которые с помощью конвертации тепла в направленные солнечные лучи смогут создавать еще более дешевую и постоянную энергию.
Укрывающие крыши домов современные солнечные панели всё еще остаются громоздкими, дорогими и не столь эффективными. Фундаментальные ограничения не позволяют обычным фотоэлектрическим устройствам поглощать более чем часть энергии солнечного света.
За решение этой проблемы и приступила команда ученых MIT, построив иной вид устройства для сбора солнечной энергии, который использует оригинальный принцип и передовые технологии и знания о материалах с целью охвата большего количество энергии солнца.
Главная идея инженеров MIT заключается в том, чтобы сначала превратить солнечный свет в тепло, а затем конвертировать его обратно в свет, но уже фокусируясь в спектре, который эффективно могут использовать солнечные панели.
Стандартные кремниевые солнечные панели в основном захватывают видимый свет от фиолетового до красного. Этот и другие факторы означают, что они никогда не смогут переработать более чем 32 процента энергии солнечного света в электричество.
На данный момент, устройство MIT находится на стадии начального прототипа и работает с эффективностью всего 6,8%, однако, после ряда существенных улучшений инженеры ожидают увеличить показатель эффективности до уровня более 50%, что сделает новую технологию почти вдвое эффективнее существующих фотоэлектрических панелей.
Ключевым шагом в создании нового устройства стала разработка так называемого поглотителя-излучателя. Он фактически выступает в роли трубопровода света над солнечными панелями. Поглощающий слой состоит из жестких черных карбоновых нанотруб, которые захватывают всю энергию солнечного света и конвертируют её большую часть в тепло. Когда температуры достигают около 1,000 °C, прилегающий излучающий слой отдает энергию обратно в виде света, который уже сужен в полосы, которые смогут поглотить фотоэлектрические устройства.
Другим существенным прорывом стало добавление высокоспециализированного оптического фильтра, который передает предназначенный свет и отражает все неиспользуемые фотоны обратно. Данная «переработка фотонов» производит еще больше тепла, что производит больше света, который может поглотить солнечная панель, что по итогу приводит к улучшению эффективности всей системы.
У подхода команды MIT есть и слабые стороны, включая высокую стоимость определенных компонентов. Также, пока система работает только в вакууме. Но экономические аспекты должны улучшиться с повышением уровней эффективности, а у исследователей сейчас есть четкий путь к достижению этого.
«Мы можем и дальше подгонять компоненты, поскольку мы улучшили свое понимание того, что необходимо сделать, чтобы достигнуть большей эффективности»,— в одном из своих интервью поделилась мнением один из ведущих инженеров проекта Эвелин Вонг.
Исследователи также изучают способы по извлечению выгоды из другой сильной стороны солнечных термофотоэлектрических устройств. Благодаря тому, что тепло легче хранить чем электричество, в будущем должно стать возможным перенаправлять его излишки, которые производятся устройством, в специальную термальную систему хранения, которая затем сможет использоваться для производства электричества даже когда не будет светить солнце.
По материалам: MIT Technology Review
