Команда из Университета Райса разработала метод, который, по их словам, может радикально улучшить работу солнечных батарей. Исследователи Гурурадж Найк и Дзюнъитиро Коно создали гиперболический тепловой излучатель, который может поглощать тепло, а затем использовать его для производства электроэнергии. В противном случае тепло будет попросту теряться. Благодаря этой технологии, солнечные элементы могут стать намного эффективнее.
— Тепловые фотоны — это просто фотоны, испускаемые горячим телом. Если вы смотрите на что-то горячее с помощью инфракрасной камеры, вы видите, что оно светится. Камера захватывает эти термически возбужденные фотоны, — пояснил Коно.
В таком виде любая горячая поверхность излучает свет в виде теплового излучения. Но Найк сказал, что проблема заключается в широкополосном тепловом излучении. Чтобы преобразовать свет в электричество, излучение должно быть в узкой полосе. Исследователи обнаружили, что нанотрубки — это способ изолировать фотоны, которые будут потрачены впустую. Пленки из нанотрубок действуют как каналы, которые поглощают отработанное тепло и превращают его в протоны с узкой полосой пропускания.
Найк указал на исследование аспирантки Хлои Дуарон, которая обнаружила, что около 20% потребляемой энергии — это отработанное тепло.
— Самый эффективный способ превращения тепла в электричество сейчас — это использовать турбины и пар или какую-то другую жидкость для их вращения. Они могут дать вам почти 50% эффективности преобразования. Ничто другое не приближает нас к этому, но эти системы нелегко внедрить, — отметил Найк.
Исследователи планируют разработать компактную систему, в которой нет движущихся частей, чтобы сделать этот процесс намного проще. По мнению исследователей, это может повысить эффективность солнечных элементов, КПД которых максимум составляет около 22%.
— Сжимая всю потерянную тепловую энергию в небольшую спектральную область, мы можем очень эффективно превратить ее в электричество. Теоретический прогноз заключается в том, что мы можем получить 80% эффективности, — заявили ученые.
Поскольку планета нагревается с угрожающей скоростью, идет гонка за повышение эффективности альтернативных источников энергии. Исследователи из Массачусетского технологического института потратили несколько лет на разработку нового подхода, который позволяет получать высокоэнергетические фотоны, которые, попадая на кремний, выбивают два электрона вместо одного. Даже если фотон несет удвоенную энергию, он может ослабить только один электрон.