Panele słoneczne to fotoelektryczne arkusze półprzewodnikowe, które bezpośrednio wytwarzają energię elektryczną ze światła słonecznego. Dopóki spełniona jest pewna ilość światła, energia świetlna może zostać przekształcona w energię cieplną. Niedawno naukowcy z Uniwersytetu Stanforda opracowali nową technologię, która pozwala panelom słonecznym generować energię elektryczną w ciemności.
zdjęcie
Według artykułu opublikowanego w Applied Physics Letters działa jak klasyczny panel słoneczny, przekształcając światło słoneczne w energię elektryczną w ciągu dnia. W nocy wbudowany generator termoelektryczny (TEG) „zbiera energię elektryczną z różnicy temperatur między ogniwami fotowoltaicznymi a otaczającym środowiskiem”.
zdjęcie
Jak wszyscy wiemy, fotony przekazują energię kinetyczną cząsteczkom po zderzeniu z cząsteczkami materii, a cząsteczki zaczynają generować ciepło, gdy ich energia kinetyczna wzrasta. Dlatego każdy obiekt poza zerem absolutnym będzie emitował promienie podczerwone. Jedyną rzeczą, która może odczuć istnienie promieni podczerwonych, jest ich efekt termiczny, ale proces ten w żadnym wypadku nie jest ulicą jednokierunkową.
Promieniowanie słoneczne ogrzewa ziemię w ciągu dnia i jest emitowane jako światło podczerwone w nocy. Naukowcy opracowali diodę promieniowania cieplnego wykonaną z tego samego materiału co gogle noktowizyjne na podczerwień, która przekształca energię cieplną wypromieniowaną ze źródeł ciepła do chłodniejszych obszarów w energię elektryczną.
Przełączając konwerter mocy z zimnego końca na gorący, aby wytworzyć panele słoneczne, naukowcy stwierdzili, że jest to pierwszy raz, kiedy ta technologia została zrealizowana na świecie, chociaż może generować tylko około 1/10 energii elektrycznej z paneli słonecznych przy nocą, o ile będzie się ona poprawiać. W przyszłości być może uda się stworzyć urządzenia działające wyłącznie na ciepło emitowane przez ludzi lub zwierzęta.
Przymocowali materiał izolacyjny zwany modułem termoelektrycznym do ogniw fotowoltaicznych, powiedział Shanhui Fan, inżynier elektryk z Uniwersytetu Stanforda, który kierował badaniem. Materiał działa jak zapora hydroelektryczna, pochłaniając przepływ ciepła i wytwarzając z niego energię.
Technologia polega na zatrzymywaniu dziennego ciepła w grzejniku. Następnie, kiedy ta energia jest naturalnie wypromieniowana z powrotem w przestrzeń kosmiczną, część z niej może zostać przechwycona przez TEG i unikalny materiał, który wychwytuje termiczne długości fal.
Pomimo tego przełomu, technologia wciąż stoi przed wieloma wyzwaniami. Po pierwsze, moc generowana w nocy wynosi tylko 50 mW/m², w porównaniu do około 1000 W/m² w przypadku standardowych paneli fotowoltaicznych. Po drugie, ciepło stosunkowo szybko się ochładza, co przekłada się na zanik wytwarzanej energii elektrycznej.
Ale technologia jest ekscytująca i może być potencjalnie stosowana w zastosowaniach o niskim poborze mocy lub tam, gdzie istnieje niezawodne źródło ciepła, takie jak oświetlenie LED lub ładowanie telefonów lub czujników.
