Фотонна пастка підвищить ефективність термофотоелектричних генераторів

( 6 Голосів, Всередньому: 4,00 із 5 )
Середа, 07 грудень 2011

фотонна пасткаДослідники з Масачусетського технологічного інституту знайшли новий спосіб концентрування сонячного світла без використання масивів дзеркал.

Більшість сучасних технологій сонячної енергетики перетворюють світло Сонця в електрику за допомогою фотоелектричних матеріалів. Деякі технології використовують теплову енергію Сонця, як правило, концентруючи сонячне світло за допомогою дзеркал, щоб скип'ятити воду і розкрутити турбіну генератора. Третім, досить перспективним, але поки найменш розповсюдженим, способом є безпосереднє перетворення теплової енергії в електрику.

Американські вчені знайшли спосіб створювати термофотоелектричні пристрої, які ефективно концентрують світло без дорогих і громіздких дзеркал. Ноу-хау полягає у використанні фотонного кристалу - масиву точно розташованих мікроскопічних отворів (радіус отвору 380 нм, глибина 3,04 мкм) у поверхневому шарі термостійкого матеріалу (у лабораторному зразку застосували вольфрам).

Нова технологія певною мірою імітує парниковий ефект в атмосфері Землі: інфрачервоне випромінювання Сонця через мікроскопічні отвори потрапляє на чип термоелектрика і практично повністю утилізується (перетвориться в електрику). Досягається це завдяки дуже малому діапазону кутів відбиття - променям складно «вискочити» із циліндричного отвору.

Винахід вчених MIT вирішує проблему ефективності термофотоелектричних пристроїв. Справа у тому, що якщо виставити на сонце звичайний темний матеріал, він не нагріється до температур, що перевищують точку кипіння води. Це пов'язано з тим, що поверхня перевипромінює (відбиває) інфрачервоні промені майже так само швидко, як і поглинає їх. Тому для того, щоб нагріти термоелектрик до високих температур, потрібні концентратори сонячного світла - зазвичай великі параболічні дзеркала.

Новий тип термофотоелектричного генератора є простою пластиною темного матеріалу, що при сучасних технологіях досягає ефективності перетворення до 37%. У порівнянні з 10% у нинішніх термоелектричних сонячних генераторів - це дуже гарний показник. До того ж не потрібні складні у монтажі та обслуговуванні дзеркала, які на додаток до всього іншого неможливо розмістити, наприклад, на даху чи стіні будинку. Хоча, тим не менш, установка дзеркал можлива, і це істотно підійме ефективність енергоустановки.

 

 

Джерело: InfoNova.org.ua

За матеріалами: rnd.cnews.ru