Vědci hledající způsoby, jak zesilovat schopnosti generátorů solárních energií, objevili metodu, která může zvýšit jejich účinnost faktorem 15.
Průlom spočívá v jedinečném, laserově nataženém „Black Metal“ vyvinuté vědci za posledních pět letkteré nyní doufají, že použijí ve solárních termoelektrických generátorech (STEGS).
STEG jsou typem elektronického zařízení v pevném stavu, které převádí tepelnou energii na elektřinu prostřednictvím Seebeck Effect-jev, ke kterému dochází, když teplotní rozdíl mezi materiály vysílá nabité částice a vytváří elektromagnetickou sílu (EMF) nebo napětí.
STEG obsahuje polovodičové materiály sendvičované mezi „horkou“ a „studenou“ stranou. Když je horká strana zahřívána – buď sluncem nebo jiným zdrojem tepelné energie – pohyb elektronů prostřednictvím polovodičového materiálu vytvoří elektrický proud.
Výzvou u stávajících STEGS je, že jsou nesmírně neefektivní a přeměňují méně než 1% slunečního světla na elektřinu. To je na rozdíl od fotovoltaických solárních panelů, které obvykle najdete připojené k domovům lidí, které převádějí kolem 20% světla, které dostávají na elektřinu.
Související: Průlom nanočástic by mohl přinést „svatý grál“ sluneční energie na dosah
V nové studii zveřejněné 12. srpna však v časopise Světlo: Věda a aplikaceVědci používali kovy ošetřené laserem, také známé jako „černý kov“ kvůli jejich hlubokému, inkoustovému vzhledu, aby se zvýšila energetická účinnost solárního termoelektrického generátoru faktorem 15.
Léčba laseru
Metoda zahrnovala odstřelování kusu wolframu s extrémně rychlými a přesnými laserovými pulzy, aby se do svého povrchu leptal mikroskopické drážky. Tato „leptání nanočástic umožnilo wolframu absorbovat více tepelného záření a držet ho déle.
Laserové impulzy mají také účinek na otočení povrchu jakékoli kovové rozteče černé, což zvyšuje jejich schopnost absorbovat teplo. Vědci pak zakryli černý wolframový kus plastu, aby vytvořili „mini skleník“, který zachytil ještě více tepla.
Pro chladnou stranu STEG vědci vzali kus pravidelného hliníku a znovu ho odstřelili laserovými pulzy. Drobné leptání v kovu vytvořilo „super vysokou kapacitu mikrostrukturovaného disipatoru tepla“, který tým tvrdil, že byl dvakrát účinnější při rozptylu tepla versus typický hliníkový chladič.
K testování systému ho vědci použili k napájení LED za simulovaného slunečního světla. Typický steg nemohl osvětlit LED, i když byl vystaven světlu 10krát silnější než normální sluneční světlo. U obou stran ošetřených pomocí černého kovu však zařízení osvětlilo LED při plném jasu pod světlem pětkrát silnější než normální sluneční světlo-což odpovídá patnáctinásobnému zvýšení výkonu.
I když to pravděpodobně nebude nahradit solární farmy v dohledné době, technologie by mohla být nakonec použita pro senzory bezdrátového internetu (IoT) nebo nositelných zařízení s nízkým energetickým internetem (IoT) nebo sloužit jako systémy obnovitelné energie mimo síť ve venkovských oblastech, uvedli vědci ve a uvedli v a prohlášení.
„Po celá desetiletí se výzkumná komunita zaměřuje na zlepšení polovodičových materiálů používaných ve STEGS a dosáhla skromných zisků v celkové efektivitě,“ Chunlei GuoVe svém prohlášení uvedl ve svém prohlášení spoluautor studie, profesor optiky a fyziky a vedoucí vědec v Laboratoři Rochesterské univerzity pro Laser Energetics.
„V této studii se ani nedotkneme polovodičových materiálů – místo toho jsme se zaměřili na horké a chladné strany zařízení místo toho kombinací lepší absorpce sluneční energie a zachycení tepla na horké straně s lepším rozptylem tepla na studené straně jsme udělali úžasné zlepšení účinnosti.“
