Незвичайна сонячна батарея генерує електрику лише вночі (фото)

Сонячна батарея
Фото: New Atlas | Зворотня сонячна батарея від Університету Нового Південного Уельсу

Пристрій на основі кремнію перетворює на енергію тепло, випромінюване будь-якими об'єктами. Поки його ефективність досить низька, але вчені обіцяють доопрацювати проєкт.

Британські вчені розробили новий тип сонячної батареї, що генерує електроенергію в темну пору доби. Про це повідомляє сайт Університету Нового Південного Уельсу.

Дослідницька команда досягла вироблення електрики терморадіаційним діодом, який збирає сонячну енергію вночі. Технологія, названа "інверсією звичайного сонячного елемента", теоретично може виробляти близько 10% потужності класичної сонячної батареї, хоча поки цей показник дещо нижчий. Головне досягнення вчених полягає в тому, що їм вдалося виявити нове явище та застосувати його на практиці.

Звичайні сонячні панелі містять два по-різному оброблені кремнієві напівпровідникові шари з так званим PN-переходом. Шар N легований домішками-"донорами" електронів, а шар P легований "акцепторними" домішками — осередками, в яких містяться електрони. Посередині знаходиться область, де електрони та порожнини збігаються і створюють бар'єр, який не дає всім електронам переміститися з N-шару в P-шар.

Коли сонячне світло падає на панель, теплову енергію фотонів поглинає кремній, і якщо електрони N отримують достатньо енергії, то можуть прискоритися і прорватися крізь бар'єр, збільшуючи потенціал напруги між шарами. З'єднавши обидва шари всередині зовнішнього ланцюга, можна направити електрони назад на бік P і здійснити електричну роботу. Вчені зазначають, що не лише фотони, що надходять від Сонця, запускають процес вироблення електроенергії. Вдень сонячне випромінювання нагріває Землю в міру її обертання, а на темному боці планета вивільняє накопичену енергію у вигляді інфрачервоного світла, яке фізики й використали у своєму новому проєкті.

Сіднейська гавань, тепло, інфрачервоний спектр
Кількість тепла, яку випромінює Сіднейська гавань вночі
Фото: New Atlas

Терморадіаційний діод поглинає теплову енергію, що випромінюється землею або іншими поверхнями на більш холодну область, а потім перетворює перепад температури в електричний потенціал. Деякі матеріали, з яких складається пристрій, також використовують для виготовлення окулярів інфрачервоних нічного бачення. Під час експерименту за різниці температур 12,5 градусів Цельсія пікова щільність електричної потужності досягла 2,26 мВт на 1 кв. м із розрахунковою ефективністю випромінювання в 1,8%.

Як пояснив у коментарі New Atlas доктор Майкл Нільсен, функціональність терморадіаційного діода є зворотним боком звичайної сонячної панелі, проте в його основі лежить той самий напівпровідниковий PN-перехід, просто він відбувається в протилежному напрямку. Співавтор дослідження доцент Нед Екінс-Даукс додав, що будь-який потік енергії можна перетворювати на різні форми.

"Думка про те, що ми можемо виробляти термодинамічну енергію внаслідок випромінювання світла, а не поглинання, може бути каменем спотикання для багатьох, але, як і у випадку з сонячним елементом, ми отримуємо тепловий двигун з тією різницею, що замінюємо перетворювач енергії з холодного боку (сонячний елемент на Землі, що поглинає фотони Сонця) на гарячу сторону (терморадіаційний діод, що знаходиться на Землі, випромінює фотони в холод космосу)", — підсумував Майкл Нільсен.

Вчені, інфрачервоне випромінювання
Інфрачервоний знімок вчених показує, що тепло тіла також може бути джерелом енергії
Фото: New Atlas

Технологія дозволить видобувати електрику з усього, що випромінює тепло і підсвічується тепловізорами, зокрема збирати енергію з промислових об'єктів, що нагріваються, і навіть людського тіла. Дослідники зазначили, що їм доведеться ще багато працювати над оптимізацією пристрою. За попередньою оцінкою Неда Екінса-Даукса, це займе близько 10 років. Крім того, знадобиться промислова база для виробництва інверсивних панелей.

"Якщо ми доведемо, що цю технологію можна застосувати в промислових масштабах, тоді прогрес її вдосконалення піде набагато швидше. Чудом сонячної енергії ми сьогодні завдячуємо всесвітньо відомим дослідникам, таким як професор Scientia Мартін Грін з UNSW, а також промисловцям, які зібрали великі суми грошей для розширення виробництва", — заявив учений.

Раніше в Ізраїлі продемонстрували технологію надшвидкої зарядки батарей. Вона дозволяє за 5 хвилин накопичити енергію, яку вистачить електромобілю на 160 кілометрів шляху.

Наприкінці квітня Ілон Маск передав Україні сонячні панелі Tesla Powerwall. Обладнання дозволить забезпечити українські райони, які найбільше постраждали від дій російських військових.