Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли создали двигатель, установка которого на дроны позволит им летать несколько дней без подзарядки.

Дрон с установленной на нем новой фотовольтаической установкой /©Noah Berger

За последние 15 лет эффективность преобразования тепла в электричество с помощью термовольтаики достигла уровня 23 процентов и больше не поднималась. Но новаторская физическая проницательность позволяла исследователям поднять эту эффективность до 29 процентов. Используя новую конструкцию, теперь ученые планируют достигнуть эффективности в 50 процентов в ближайшее время, используя новые научные схемы.

Термофотовольтаика - производство электроэнергии от тепла солнечного света. Это сверхлегкий альтернативный источник энергии, который позволяет дронам работать непрерывно в течение нескольких дней. Он также может быть использован для питания космических зондов на протяжении веков и в итоге целых домов. Примечательно, что для этого потребуется генератор размером с конверт.

Новое открытие основывается на работе, опубликованной в 2011 году, которая показала, что ключом к повышению эффективности солнечных элементов является не поглощение большего количества фотонов (света), а их излучение. Поставив зеркало на задней части фотовольтаической клетки, ученым ранее удалось поднять показатели эффективности генератора. В новой работе они смогли увеличить эту цифру еще больше, используя новый материал.

По словам ученых, зеркало создает плотный инфракрасный люминесцентный фотонный газ внутри солнечного элемента. Это явление дает дополнительный ток и повышает мощность устройства. Фактически это решает одну из самых больших проблем в термофотоэлектронике: как использовать тепловые фотоны, которые имеют слишком мало энергии для производства электричества. Оказывается, зеркало может отражать эти низкоэнергетические частицы, чтобы разогреть тепловой источник, давая второй шанс для создания фотона высокой энергии и генерации электричества. Это явление приводит к повышению эффективности источника до значительных величин.