Как сконцентрировать излучение Солнца

Поиск новых источников энергии на Земле – это одна из самых актуальных задач нашего века. Основным источником топлива для промышленных двигателей, всевозможных средств передвижения, отопления помещений, переработки отходов и т.д. сейчас являются земные недра. Но запасы нефти и газа не вечны, кроме того, сжигание этих видов топлива является причиной повышения содержания вредных газов в атмосфере, прежде всего в крупных городах.

Относительно недавно появилось такое понятие как «возобновляемые источники энергии». Это источники, которые никогда не иссякнут, пока Земля вертится вокруг Солнца. Самыми распространенными являются – энергия излучения Солнца и сила ветра. Много усилий предпринимается, чтобы повысить КПД двигателей, работающих на энегргии Солнца и ветра. Данная заметка о последних исследованиях в целях повышения эффективности солнечных батарей.

Солнечные батареи – хорошо известный и широко используемый генератор энергии. Одна из важнейших задач, которую необходимо решать для повышения эффективности таких источников – концентрация энергии Солнца в небольшом объеме.

Группа ученых из Массачусетского технологического института (MIT) разработала антенны из миллионов углеродных нанотрубок, которые могут концентрировать энергию фотонов. Они утверждают, что могут сделать фотоэлектрические (PV) ячейки в 100 раз более эффективными. Это делает возможным создание более компактных и более мощных солнечных батарей.

Кратко принцип работы антенны из нанотрубок можно описать следующим образом. Фотоны ударяются о поверхность нити, содержащей несколько миллионов нанотрубок, вызывая переход электронов поверхностного слоя в возбужденное состояние (такие частицы называют экситонами) и образование дырок. Экситоны продвигаются к центру нити за счет разницы в энергетических уровнях. Таким образом, удается сконцентрировать энергию в центре нити, где возможно разместить фотоэлектрические ячейки для преобразования энергии в электрическое напряжение.

Антенны имеют длину около 10 микрон и толщину около четырех микрон, они могут наноситься тонким слоем или распылением на фотоячейки PV или могут быть встроены в устройство с материалом PV, интегрированным вокруг них.

Изобретение, описанное журнале Nature Materials, может также использоваться в других приборах, которые требуют концентрации света, таких как очки ночного видения и телескопы.

Сейчас ученые работают над сведением к минимуму потери энергии, обусловленной оттоком экситонов через антенны. В настоящее время они теряют около 13 процентов поглощенной энергии, но эта потеря может быть сокращена до всего лишь одного процента.

Статьи об энергетике на сайте Temperatures.ru:

 Тепло океанских вод как источник энергии

Проект 21 века - всемирная энергетическая сеть, подобная Интернету

Двигатель, нарушающий законы физики

Можно ли использовать энергию вращения Земли?

Ядерный синтез вместо расщепления (путь спасения для человечества?)

Фотосинтез – загадка на 122 миллиона

Концентратор энергии волн Wave Hub

Новая технология производства батарей для электромобилей

Подземное хранилище энергии в Супермаркете Sainsbury's

Человеческая сила