Сначала тепло

Современные «алхимики» добиваются больших успехов, чем средневековые
13.09.2016
По материалам Массачусетского технологического института

В 1961 г. физики Уильям Шокли и Ганс Квиссер рассчитали теоретический предел эффективности солнечных батарей. Для однослойных кремниевых фотоэлементов он равен 32%. В последнее время учёные рассматривают различные возможности преодолеть этот предел, такие как применение многослойных полупроводниковых структур, в которых разные слои рассчитаны на разные диапазоны волн.

Инженеры из Массачусетского технологического института решили преодолевать предел Шокли-Квиссера, используя солнечную термофотовольтаику. Они создали солнечный элемент, в котором для повышения эффективности тепло превращается в свет.

В устройстве использованы нанофотонные кристаллы, которые соединены с вертикально ориентированными углеродными нанотрубками и работают при температурах до 1000 °C. Нанотрубки поглощают весь спектр солнечного излучения, превращая его в тепло, а кристаллы – конвертируют тепло в световые волны определённой длины. Фотоэлектрический преобразователь оптимизирован именно для волн этой длины.

Исследователи отмечают, что в лабораторных экспериментах с конвертором «тепло – свет» фотоэлектрический преобразователь выдавал гораздо больше энергии, чем просто под лучами солнца.

Для повышения эффективности систему можно дополнить концентрирующими линзами или зеркалами, а также ввести специальный оптический фильтр, пропускающий к фотоэлементам свет в узком диапазоне волн. Остальные волны лучше отражать, чтобы они были поглощены нанотрубками и ещё сильнее повысили их температуру.

Читайте другие наши материалы