Новое исследование: солнечные панели могут генерировать энергию ночью
Как бы ни были полезны современные технологии солнечных панелей в человеческом стремлении перейти на возобновляемую энергию, такие панели не могут генерировать электричество ночью.
Теперь, новое исследование предполагает, что возможно было бы проектировать панели, которые могут работать круглосуточно.
Согласно исследованию, при оптимальных условиях ночью эти специально разработанные фотоэлектрические элементы могут генерировать до четверти энергии, которую они производят в течение дня.
Чтобы достичь этого, необходимы терморадиационные элементы — устройства, которые генерируют энергию благодаря радиационному охлаждению, когда инфракрасное или тепловое излучение покидает элемент и производит небольшое количество энергии в процессе.
Терморадиационные элементы уже испытываются в таких областях, как производство и машиностроение где они используются для преобразования отработанного тепла, например высоких температур, создаваемых двигателями.
В случае солнечной панели в ночное время использование таких элементов является способом использования этого процесса.
«Мы думали, что если мы возьмем одно из этих устройств, поместим его в теплое место и направим на небо», — говорит инженер-электрик и компьютерщик Джереми Мандей из Университета Калифорнии в Дэвисе.
Чтобы добиться этого эффекта с помощью инфракрасного излучения, нам потребуются разные виды материалов для обычных солнечных панелей, которые, как правило, фокусируются на видимом свете.
Следующий шаг — выяснить, какое сочетание материалов и электроники может создать эффективную панель, которая может использовать ночное небо и окружающее пространство в качестве радиатора.
«Обычный солнечный элемент генерирует энергию, поглощая солнечный свет, что вызывает появление напряжения и тока на устройстве», — говорит Мандей. «В этих новых устройствах свет излучается, а ток и напряжение идут в противоположном направлении, но вы все равно генерируете энергию».
«Вы должны использовать разные материалы, но физика та же».
Согласно подсчетам исследователей, солнечные панели могут производить до 50 Вт электроэнергии на квадратный метр в идеальных условиях.
Это идея, которую изучают несколько исследовательских групп. В прошлом году мы увидели экспериментальную систему, созданную учеными из Стэнфордского университета, которая также использовала тепловой дисбаланс между ночным небом и Землей для выработки электроэнергии из инфракрасного излучения.
Хотя для правильного масштабирования этой технологии и ее практического применения предстоит пройти долгий путь, сейчас у Мандея и его коллег только разрабатываются прототипы, но это потенциально относительно дешевый и недорогой способ поддержания солнечных батарей в рабочем состоянии 24 часа в сутки.
«Глубокий космос предлагает интригующий низкотемпературный теплоотвод, способный обеспечить электроэнергию ночью и днем благодаря разумному использованию фотоники, оптики и материаловедения», — заключают исследователи в своей статье.
Исследование было опубликовано в ACS Photonics.
