08.02.2020
Обычный фотоэлектрический или солнечный элемент (слева) поглощает фотоны света от Солнца и генерирует электрический ток. Терморадиационная ячейка (справа) генерирует электрический ток, поскольку излучает инфракрасный свет (тепло) в направлении сильного холода глубокого космоса. Инженеры Калифорнийского университета предполагают, что такие элементы могут генерировать значительное количество энергии и помогут сбалансировать энергосистему в течение цикла день/ночь.
Что, если солнечные батареи будут работать даже ночью? Это не шутка, по словам Джереми Мандея, профессора кафедры электротехники и вычислительной техники в Калифорнийском университете в Дэвисе. Он говорит, что специально разработанная фотоэлектрическая батарея может генерировать до 50 Вт на квадратный метр в идеальных условиях ночью. Это составляет примерно 25% того объема, что обычные солнечные панели могут генерировать в дневное время, согласно концептуальному документу Джереми Мандея и аспиранта Тристана Дэппе. Статья об исследовании была опубликована в журнале ACS Photonics, в номере за январь 2020 года.
Джереми Мандей уже разрабатывает эти ночные солнечные элементы, которые могут генерировать небольшое количество энергии в ночное время. Исследователи надеются уже в ближайшее время улучшить выходную мощность и эффективность этих устройств.
Мандей в своем сказал, что процесс похож на работу обычного солнечного элемента, но в обратном порядке. Горячий по сравнению с окружающей средой объект будет излучать тепло в виде инфракрасного излучения. Обычный солнечный элемент прохладнее по сравнению с солнцем, поэтому он поглощает свет.
Пространство действительно очень холодное, поэтому, если у вас есть теплый объект и он направлен на небо, он будет излучать тепло к нему. Люди используют это явление для ночного охлаждения в течение сотен лет. В последние пять лет, по словам Мандея, был большой интерес ученых к устройствам, которые могут делать это в дневное время (отфильтровывая солнечный свет или направляя его в сторону от солнца).
Существует еще один вид устройств, называемый терморадиационной ячейкой, которая генерирует энергию, излучая тепло в окружающую среду. Ученые исследовали использование их для улавливания отработанного тепла от двигателей.
«Мы подумали, что будет, если мы возьмем одно из этих устройств и поместим его в теплое место и направим его в небо. Эта терморадиационная ячейка, направленная на ночное небо, будет излучать инфракрасный свет, потому что она теплее, чем космос. Обычный солнечный элемент генерирует энергию, поглощая солнечный свет, что вызывает появление напряжения на устройстве и протекание тока. В этих новых устройствах вместо этого излучается свет, а ток и напряжение идут в противоположном направлении. Здесь можно использовать разные материалы, но законы физики будут действовать те же» - рассказывает Джереми Мандей.
Новое уникальное устройство будет работать и днем, если вы предпримете меры, чтобы либо заблокировать прямой солнечный свет, либо направить его в сторону от солнца. Поскольку этот новый тип солнечных элементов потенциально может работать круглосуточно, это интересная возможность сбалансировать энергосистему в течение цикла день/ночь.