В Массачусетском технологическом институте инженерами создана энергоэффективная солнечная батарея, превращающая тепло в свет. Таким образом, у ученых получилось преодолеть теоретически предсказанный предел, который ограничивает работоспособность фотоэлементов, сообщает издание Nature Energy.
Еще в 1961 году физики Уильям Шокли и Ганс Квиссер доказали, что существует абсолютный теоретический предел эффективной работы солнечных батарей, которые состоят из однослойных кремниевых фотоэлементов, по переработке света в электричество. Этот предел составляет 32%. Но сегодня ученые рассматривают иные критерии преодоления данного предела. Собственно, это и предложили инженеры Массачусетского института, использовавшие для этой цели солнечную термофотовольтаику, смысл которой состоит в том, что соединяются обычные фотоэлементы с высокотехнологическими материалами.
Принцип работы батареи такой: промежуточный компонент поглощает всю доступную энергию, а не рассеивает непригодную солнечную энергию в виде тепла. Промежуточный компонент поглощает энергию до тех пор, пока не нагреется до температуры, которой достаточно для того, чтобы источать излучение. Подбор различных материалов дает возможность добиться, чтобы устройство испускало лишь такие электромагнитные волны, которые доступны для захвата солнечными батареями.
В устройстве применяются нанофотонные кристаллы: при нагревании они способны излучать лишь определенные длины волн света. Кристаллы объединены с вертикально ориентированными углеродными нанотрубками и могут работать при экстремально высокой температуре – тысяча градусов Цельсия. Нанотрубки – это идеальный поглотитель всего доступного солнечного излучения, которое затем превращается в тепло. А кристаллы конвертируют тепло в свет.
В системе можно использовать линзы или зеркала — они фокусируют солнечный свет для поддержания высокой температуры, а специальный оптический фильтр пропускает все допустимые длины волн света к фотоэлементам и отражает любое «лишнее» излучение. Далее отраженные волны снова поглощаются — таким образом поддерживается температура фотонного кристалла.
Ученые американского института проводили испытания работоспособности фотоэлектрического элемента с компонентами термофотовольтаики под прямыми солнечными лучами, а также в присутствии рассеянного света. Результаты, которые в итоге удалось получить, полностью соответствовали ранее предсказанным. :///
И на сколько вырос КПД?