«Ідеальний» поглинач сонячної енергії вдалося створити науковцям

Наша планета щодня отримує сонячну енергію. Її використання є найбільш перспективним на ринку альтернативних джерел енергії. За оцінками аналітиків, до 2020 року об’єми продажів сонячних фотоелектричних батарей збільшаться удвічі. Подальшому розвитку використання сонячної енергії сприяє й курс провідних країн світу на зменшення викидів парникових газів та інших забруднюючих речовин.

Сьогодні найактивніший розвиток галузі спостерігається в Азійсько-Тихоокеанському регіоні на який припадає 46% встановлених потужностей. Проте, позитивні тенденції зростання демонструє і решта світу.

Потужним поштовхом до подальшого розвитку індустрії може стати здешевлення технології, впровадження новітніх досліджень, використання нових, більш ефективних, матеріалів.

Схема сонячного термофотоелектричного пристрою
Джерело: http://www.mit.edu/~jeffchou/research.html

Важливих результатів в напрямку покращення властивостей матеріалів вдалось досягти вченим Массачусетського технологічного інституту. Ними створено матеріал, що здатний максимально ефективно поглинати сонячну енергію. Він являє собою двовимірний металевий діелектричний фотонний кристал, який здатний поглинати сонячне світло з широкого діапазону кутів падіння променів і витримувати надзвичайно високі температури (до 1000 градусів за Цельсієм протягом 24 годин) без втрати власних властивостей. При цьому, виробництво такого матеріалу є дешевим у великих масштабах.

Матеріал працює як частина сонячного термофотоелектричного (STPV) пристрою: енергія сонячного світла спочатку перетворюється в тепло, яке потім змушує матеріал світитися, випромінюючи світло, що може, в свою чергу, перетворюватися на електрику.

Запропонована технологія є розвитком попередніх досліджень в галузі сонячних термофотоелектричних (STPV) пристроїв які мали форму порожніх ємностей. "Вони були порожні, там було повітря всередині", говорить головний розробник – Джефрі Чжоу. "Ніхто не розміщав діелектричний матеріал всередині, тому, ми спробували та отримали ряд цікавих властивостей".

Схематичне зображення розробленого матеріалу
Джерело: http://www.mit.edu/~jeffchou/research.html

Більшість сонячної енергії доходить до нас в певному діапазоні довжин хвиль – починаючи від ультрафіолету через видиме світло і закінчуючи інфрачервоним. Саме найповнішого поглинання цього специфічного діапазону і прагнула група вчених.

Особливістю розробленого матеріалу є те, що він містить  нано-порожнини, зміна розмірів яких дозволяє регулювати ступінь поглинання сонячної енергії. При цьому, для виробництва цілком придатні вже існуючі методи та технології в галузі. Крім того, за рахунок властивості поглинати світлові хвилі під широкими кутами, використання нового матеріалу дозволить здешевити та спростити конструкцію встановлюваної сонячної енергосистеми.

Теоретично технологія може бути застосована до будь-якого металу здатного витримати високі температури. Втім, для демонстрації результату досліджень був використаний метал рутеній. Він є достатньо дорогим, тому вчені продовжують роботу в напрямку застосування альтернативних металів для виробництва.