Новый подход может помочь увеличить эффективность солнечной энергетики.
Мы знаем два способа конвертации солнечного света в электричество: первый - непосредственно с помощью фотогальванической ячейки; второй - используя тепло солнечного света для нагрева воды, пар от которой приводит в действие турбину. Эти технологии известны давно.
Но, в принципе, существует и третий способ. Использовать непосрдетсвенно тепло без пара и турбины. В этом случае доступна практически вся энергия поступающего солнечного света. И нет необходимости задействовать сложный механический процесс с турбиной, такая система почти не требует обслуживания.
К сожалению, устройства, которые преобразовуют солнечный свет в тепло и потом в электричество, недостаточно нагреваются под воздействием прямого рассеяного солнечного света. При больших температурах тепло также быстро теряется, как и впитывается. Чтобы достичь нужного уровня эффективности, преобразователь должнен нагреться до 700°C, что невозможно без использования специальных дорогих параболических рефлекторов для концентрации солнечного света.
Питер Бернел (Peter Bermel) из Массачусетского технологического института, возможно, нашел решение этой проблемы. В своей работе Nanoscale Research Letters он с коллегами описывает способ концентрации солнечного света без использования рефлекторов. У них получилась солнечная ловушка.
Ловушка изготовлена из тонкого листа вольфрама. Одна поверхность, которая обращена к солнцу, покрыта микроскопическими отверстиями. Другая сторона покрыта фотонным кристаллом, что позволяет излучать инфракрасное излучение на частоте, котрая лучше всего впитывается солнечной ячейкой. Обе эти поверхности изготовавливаются методом фотолитографии (процессом, который используется для изготовления компьютерных чипов).
Солнечный свет захватывается этими микпроскопическими отверстями. Далее он впитывается вольфрамом, который, как известно, является одним из наиболее тяжелых, твердых и самым тугоплавким металлом. Фотонный кристалл направляет образовавшиеся тепло на солнечную ячейку. Трюк состоит в том, чтобы настроить кристалл через выбор оптимального паттерна на поверхности так, чтобы большая часть энергии передавалась на максимально приемлемой частоте на солнечную ячейку.
Согласно расчетам доктора Бернела, мы получим систему с эффективностью 37%. Сравните с максимумом в 28%, на который способны стандартные кремниевые солнечные батареи. Дело за малым - испытать все это в реальной жизни.
Вольфрам широко применялся лампах накаливания, от которых сейчас повсеместно отказываются. Сейчас же он, вероятно, не только обретет вторую жизнь, но и поможет миру решить проблемы эффективности возобновляемой энергетики.
Читайте самые интересные истории ЭлектроВестей в Telegram и Viber
