Воскресенье, 22 мая 2022

Новый тип «солнечных» элементов показывает, что мы можем генерировать электричество даже ночью

Традиционная солнечная технология поглощает лучи падающего солнечного света, чтобы снизить напряжение. Как ни странно, некоторые материалы способны двигаться в обратном направлении, производя энергию, излучая тепло обратно в холодное ночное небо.

Группа инженеров из Австралии продемонстрировала эту теорию в действии, используя для выработки энергии технологию, обычно применяемую в очках ночного видения.

Пока что прототип вырабатывает лишь небольшое количество энергии и, вероятно, сам по себе вряд ли станет конкурентоспособным источником возобновляемой энергии, но в сочетании с существующей фотогальванической технологией он может использовать небольшое количество энергии, обеспечиваемой солнечными элементами, охлаждающимися после долгий, жаркий рабочий день.

«Фотоэлектричество, прямое преобразование солнечного света в электричество, — это искусственный процесс, который люди разработали для преобразования солнечной энергии в электричество», — говорит Фиби Пирс, физик из Университета Нового Южного Уэльса.

«В этом смысле терморадиационный процесс аналогичен: мы отводим энергию, текущую в инфракрасном диапазоне от теплой Земли в холодную Вселенную».

Заставляя атомы в любом материале колебаться от тепла, вы заставляете их электроны генерировать низкоэнергетические пульсации электромагнитного излучения в форме инфракрасного света.

Каким бы тусклым ни был этот электронный шимми, он все же может запустить медленный ток электричества. Все, что нужно, это односторонний электронный светофор, называемый диодом.

Изготовленный из правильной комбинации элементов, диод может перемещать электроны по улице, медленно отдавая свое тепло в более прохладную среду.

В данном случае диод изготовлен из теллурида ртути-кадмия (КРТ). Уже используемая в устройствах, обнаруживающих инфракрасный свет, способность МСТ поглощать инфракрасный свет среднего и дальнего действия и превращать его в ток хорошо изучена.

Что было не совсем ясно, так это то, как этот конкретный трюк можно эффективно использовать в качестве фактического источника энергии.

Нагретый примерно до 20 градусов по Цельсию (почти 70 градусов по Фаренгейту), один из протестированных фотоэлектрических детекторов MCT генерировал плотность мощности 2,26 милливатт на квадратный метр.

Конечно, недостаточно вскипятить кувшин воды для утреннего кофе. Вероятно, вам понадобится достаточно панелей MCT, чтобы покрыть несколько городских кварталов для этой небольшой задачи.

Но на самом деле это не главное, учитывая, что в этой области все еще очень рано, и есть потенциал для значительного дальнейшего развития технологии в будущем.

«Сейчас демонстрация терморадиационного диода имеет относительно очень низкую мощность. Одной из проблем было его обнаружение», — говорит ведущий исследователь Нед Экинс-Даукс.

«Но теория говорит, что эта технология может в конечном итоге производить около 1/10 мощности солнечного элемента».

При такой эффективности, возможно, стоит приложить усилия, чтобы вплести диоды MCT в более типичные фотоэлектрические сети, чтобы они продолжали подзаряжать батареи еще долго после захода солнца.

Чтобы было ясно, идея использования охлаждения планеты в качестве источника низкоэнергетического излучения — это то, что инженеры уже некоторое время развлекаются. Различные методы показали разные результаты, все со своими затратами и преимуществами.

Тем не менее, проверив пределы каждого из них и точно настроив их способность поглощать больше инфракрасного диапазона, мы можем разработать набор технологий, способных выжимать каждую каплю энергии практически из любого вида отработанного тепла.

«В будущем эта технология потенциально может собирать эту энергию и устранять необходимость в батареях в определенных устройствах — или помогать их перезарядке», — говорит Экинс-Даукс.

«Это не то, где традиционная солнечная энергия обязательно была бы жизнеспособным вариантом».

Это исследование было опубликовано в ACS Photonics.

Источник: https://www.sciencealert.com/engineers-measure-the-potential-of-a-new-kind-of-solar-cell-fueled-by-the-night