Чорний метал може суттєво підвищити генерацію сонячної енергії

Сонячні термоелектричні генератори: майбутнє відновлюваної енергетики

У пошуках енергетичної незалежності людство переходить до альтернативних джерел енергії, і сонячні термоелектричні генератори (STEGs) починають демонструвати свій потенціал. Це технологія, яка може перевернути традиційне уявлення про використання сонячної енергії. На відміну від загальновідомих фотогальванічних панелей, STEGs здатні використовувати не лише світло, а й усі види теплової енергії. Основна структура пристрою – це гаряча та холодна сторони з напівпровідниковими матеріалами, що генерують електрику через ефект Зеебека.

Проте, основний виклик полягає в ефективності. Зараз більшість наявних сонячних термоелектричних генераторів ефективно перетворюють менше 1% сонячного світла на електроенергію, що значно поступається житловим сонячним панелям з їхніми приблизно 20% ефективності. Це стало перепоною для масового впровадження STEGs як надійного джерела енергії. Але з’явилася нова надія завдяки дослідженням Інституту оптики університету Рочестера.

Вчені розробили інноваційні методи спектрального інженерінгу та термічного управління, що суттєво підвищують ефективність STEGs. Їхня остання розробка забезпечує в 15 разів більше потужності, ніж раніше існуючі моделі. Як вони змогли цього досягти? Усе починається зі стратегії триступеневого підходу:

1. Технологія чорного металу

На гарячій стороні використовується спеціалізована технологія, яка перетворює звичайний вольфрам на матеріал, що вибірково поглинає сонячне світло. Це дозволяє збільшити ефективність поглинання енергії.

2. Міні-теплиця

Покриття чорного металу спеціальним пластиком створює ефект теплиці, який допомагає утримувати накопичену теплову енергію, збільшуючи ефективність системи.

3. Лазерні імпульси

На холодній стороні STEG застосовуються лазерні імпульси, що створюють унікальні мікроструктури, які значно покращують відведення зайвого тепла, що є критично важливим для підтримки різниці температур.

Демонстрація цієї технології показала, що пристрої STEGs можуть живити світлодіоди з набагато більшою ефективністю, ніж це було можливо раніше. Потенційне використання не обмежується лише освітленням. Ці генератори можуть служити джерелом енергії для бездротових сенсорів Інтернету речей, живлення носимих пристроїв, або навіть автономних систем відновлюваної енергії в сільських районах, де доступ до електрики обмежений.

Це лише почат