Созданы солнечные панели c концентраторами, поглощающими 99% света - «Новости Электроники»

Специалисты из Брауншвейгского университета (ФРГ) разработали новую систему для максимально эффективного сбора энергии Солнца. Существенное увеличение КПД солнечных панелей достигается за счет своеобразных световых воронок, которые улавливают солнечное излучение под любым углом и фокусируют его строго на фотогальванических элементах. Правильная ориентация определенного количества таких воронок относительно солнечного элемента даст возможность эффективно использовать в производстве чистой электроэнергии практически весь солнечный спектр.

Идея гелиоконцентраторов – собирающих свет на больших площадях и перенаправляющих его на маленькие – не нова, однако работающие сегодня установки имеют ряд ограничений, например, они не могут полноценно функционировать при затенении, а использовать их можно только при прямом солнечном излучении, что, зачастую, требует применения трекеров. Тем не менее, сама природа подсказывает, что существуют коллекторы солнечной энергии, легко обходящие такое ограничение: в живых организмах, использующих фотосинтез, сотни хаотично ориентированных пигментов абсорбируют фотоны даже из непрямого солнечного света, направляя их в фотосинтетические реакционные центры почти без потерь.

Концепция нового люминесцентного концентратора была позаимствована у природы: поверхность разработанного устройства была покрыта полимером с произвольно ориентированными пигментами (донорами), перенаправляющую солнечную энергию к принимающим пигментам (акцепторам), имеющим одинаковую ориентацию и, в свою очередь, передающим излучение непосредственно на высокоэффективный фотоэлемент. Это техническое решение позволило снизить потери солнечной энергии в сравнении с другими гелиоконцентраторами на 90%.

В проведенных тестах исследователи показали, что новый солнечный концентратор поглощает примерно 99% падающего света с минимальными потерями за счет реабсорбции и отражения. Устройство также обладает квантовой эффективностью с показателем 80%, что, по мнению ученых, является самым важным параметром, поскольку он зависит от конкретной длины волны фотонов.

Покрытие на опытном образце воронки собирало только лучи синей части спектра. Известно, что именно этот пигмент недостаточно стабилен и не сможет самостоятельно работать в течение долгого времени, поэтому было принято решение добавить в покрытие другие стабилизирующие пигменты, которые выполняют функцию сбора или переориентации фотонов. Результаты работы ученых были опубликованы в журнале Nature Communications.

Поскольку принципиальная жизнеспособность идеи доказана, исследователи полагают, что в будущем эти устройства могут быть наложены друг на друга, причем каждое из них будет содержать различные пигменты, соответствующие различным спектральным диапазонам солнечного света. По их мнению, доступная цена и усовершенствованная структура их девайса станет основой для нового доступного и эффективного способа сбора солнечной энергии по всему световому спектру.

Читайте также: Кроглосуточную генерацию электроэнергии "из воздуха" обеспечит температурный резонатор

Источник: phys.org