Инженеры MIT разработали идеальную солнечную батарею
Ученые MIT нашли решение одной из самых сложных проблем устройств, преобразующих солнечный свет в энергию — проблемы ограниченного поглощения света. Новое изобретение может воспринимать его под разными углами, а также выдерживать высокое нагревание, необходимое для достижения максимального КПД
Сотрудники MIT изобрели новый способ преобразования энергии который резко повышает КПД солнечных батарей, об их открытии пишет Mother Board.
Традиционные солнечные батареи на основе кремния далеко не идеальны. Солнечный свет попадает на землю в самых разных формах — световых волнах: кроме доступного нашему взгляду света, это еще и значительное количество невидимых для нас ультрафиолетовых и инфракрасных лучей. Солнечные батареи в основном поглощают ограниченный спектр видимого света.
Видимый свет — наиболее мощный источник энергии, достигающий земной поверхности. Невидимая часть спектра тоже может быть преобразована в энергию, но она не воспринимается традиционными устройствами из-за отражающей ее так называемой запрещенной зоны, создающей диапазон частот, в котором устройство может преобразовывать солнечную энергию в электричество.
Солнечный свет не преобразуется напрямую в электричество, а сначала трансформируется в тепловую энергию
Запрещенная зона есть, в частности в фотоэлектрических солнечных батареях. Фотоны, содержащие в себе электромагнитную энергию — то, что мы обычно называем светом, —сталкиваются с атомами в определенном веществе, отдавая электроны, которые и создают электричество. Однако это не такое простое взаимодействие: ведь не всякий атом выбивает электроны из любого фотона. Вещество воспринимает лишь определенный набор фотонов, а остальные рассеиваются в виде теплоэнергии и не становятся электрическим током.
Сотрудники MIT изобрели новый способ преобразования энергии — солнечное термофотоэлектричество. Этот процесс подразумевает, что солнечный свет не преобразуется напрямую в электричество, но трансформируется в тепловую энергию. Здесь тоже есть свои сложности: чтобы термофотоэлектричество работало эффективно, нужны дополнительные солнечные коллекторы, например набор зеркал, фокусирующих солнечный свет в одном месте.
Подобная фокусировка также предполагает сильный нагрев поверхности батареи, поэтому команда ученых под руководством доктора наук Джеффри Чоу предлагает использовать ля их производства разработанный ими двумерный металлический изоляционный фотонный кристалл. Он может одновременно поглощать свет под разными углами и выдерживать высокую температуру, до 980°С, в течение 24 часов.
В результате, согласно статье, опубликованной в журнале Advanced Materials, получается «недорогой и качественный термофотоэлектрический преобразователь», который, по словам Джеффри Чоу, появится на рынке примерно через пять лет.
