Если бы нам пришлось указать на ловушку солнечной энергии, то это был бы тот факт, что электричество можно вырабатывать только в течение дня. Теперь новая разработка надеется изменить это. Инженеры из Стэнфордского университета придумали тип солнечной панели, которая работает ночью, в это время она способна генерировать достаточно энергии, чтобы зарядить телефон или включить светодиодную лампу.

Более одного миллиарда человек не имеют доступа к электрической сети

Солнечная энергия собирается, когда солнце излучает энергию на солнечную панель. Каждая панель имеет набор солнечных элементов, сделанных из слоев полупроводникового материала. Когда солнце светит на этот материал, он создает поток электричества. В 2020 году на солнечную энергию приходилось 3,1% мирового производства электроэнергии, что на 23% больше, чем в 2019 году.

Инженеры придумали тип солнечной панели, которая работает ночью

Более одного миллиарда человек по-прежнему не имеют доступа к электрической сети. Солнечная энергия может обеспечить возобновляемый автономный источник электроэнергии, но ее главный недостаток заключается в том, что она вырабатывает энергию только в течение дня. Во многих сельских районах, которые полагаются на солнечные автономные системы, это означает установку аккумуляторных батарей для сбора энергии в течение дня и ее хранения, чтобы ее было достаточно ночью. Однако такие батареи могут быть непомерно дорогими. Но может быть и другой путь.

Когда светит солнце, солнечные панели излучают тепло в космическое пространство, температура которого составляет около трех кельвинов (-270,15ºC), поскольку тепло распространяется в направлении более низких температур. Это делает солнечную панель более прохладной, чем ночной воздух — исследователи утверждают, что разницу температур можно использовать для производства солнечной энергии.

Альтернативная солнечная панель

Shanhui Fan из Стэнфордского университета и его команда собрали готовую солнечную батарею и добавили к ней термоэлектрический генератор. Это устройство, которое вырабатывает токи за счет разницы температур окружающего воздуха и самого солнечного элемента. «Солнечная панель оказалась очень эффективным тепловым радиатором», — говорится в заявлении Фэна.

Модифицированный солнечный элемент смог генерировать выходную мощность 50 милливатт на квадратный метр, что составляет 0,04% от выходной мощности солнечного элемента в дневное время. Тем не менее, это все еще полезное количество энергии, достаточное для питания таких устройств, как зарядное устройство для мобильного телефона или маломощный светодиодный светильник. И есть еще много возможностей для улучшения.

«Ни один из этих компонентов не был специально разработан для этой цели», — говорится в заявлении Shanhui Fan, надеющегося оптимизировать термоэлектрические компоненты. «Итак, я думаю, что есть возможности для улучшения в том смысле, что если бы каждый из этих компонентов был действительно спроектирован для нашей цели, я думаю, что производительность могла бы быть лучше».

Что, вероятно, наиболее важно в этом подходе, так это то, что пользователи энергии будут иметь прямой источник энергии в ночное время без необходимости хранения батарей, поскольку батареи могут быть дорогими и ненадежными, говорят исследователи. Для их производства также требуется много энергии, и они могут загрязнять окружающую среду, если их неправильно утилизировать.

Однако текущая производительность в 50 мВт означает, что модифицированные солнечные панели вряд ли заменят существующую энергетическую инфраструктуру, по крайней мере, на данный момент. Они будут полезны в удаленных от сети местах для выполнения определенных задач с низким энергопотреблением. Фан надеется однажды масштабировать систему, чтобы иметь коммерческий продукт на рынке.

Исследование было опубликовано в журнале Applied Physics Letters.

(Visited 1 times, 1 visits today)