Исследователи из Университета штата Иллинойс в Урбане-Шампейне совместно с исследовательской компанией AMI Research and Development, LLC (AMI) разработали продвинутую технологию, которая способна повысить эффективность преобразования солнечной энергии вплоть до 65%.
Учитывая вопрос глобального потепления, это достижение даст старт рыночному решению данной проблемы.
— Отмечается устойчивое улучшение эффективности солнечных батарей в течение последних нескольких десятилетий, но стоимость ватт установленных солнечных энергетических систем не переступила порог, необходимый для привлечения потребителей, которые могли бы использовать солнечную энергию как экономически эффективную альтернативу ископаемым видам топлива. Даже при теоретическом снижении стоимости кремния и ближайшем будущем и повышении производительности фотоэлементов, для достижения конкурентоспособности солнечной энергии необходимо, чтобы КПД был не ниже 50%, — отметил Милтон Фенг, профессор электротехники и вычислительной техники в Иллинойсе.
Новый дизайн разрабатывался четыре года за счет гранта в 400 тысяч долларов от AMI. Он основан на принципах массива антенн, где призма в форме клина служит непрерывным поэтапным массивом соединителей для волновода. Таким образом, можно достичь КПД до 96%. Данная система выступает в качестве концентратора света и является уникальной по функциональности и применению.
Иллинойские исследователи использовали передовые методы фотолитографии и осаждения тонких пленок для изготовления настраиваемого, многоиндексного слоистого оксинитрида (SiON) с широкополосным волноводом и селективной площадью солнечных батарей.
Команда также завершила предварительный дизайн когерентного солнечного концентратора. Результаты моделирования в лабораторных условиях подтвердили оптическую эффективность солнечного преобразователя на уровне 80%.
Ученые отметили, что такая система концентрации света может быть изготовлена на голых кремниевых пластинах, что значительно снижает стоимость производства по сравнению с обычным фотоэлементами.
— Идея состоит в том, чтобы изготовить множество таких ректенн, которые резонируют на разных длинах волн, чтобы покрыть весь солнечный спектр излучения, — отметил Арди Виното, аспирант электротехники и вычислительной техники и главный исследователь проекта.
При объединении с этой технологией солнечная батарея должна создавать ультра-высокий КПД — более 65%. При этом затраты на установку такой системы минимальные, плюс устройство работает при комнатной температуре.