(Зображення: фото Університету Рочестера / Дж. Адам Фенстер)
Вчені, які шукають способи посилити можливості сонячних генераторів, виявили метод, який може підвищити їхню ефективність у 15 разів.
Прорив полягає в унікальному, лазерно-травленому “чорному металі”, розробленому дослідниками протягом останніх п'яти років, який вони тепер сподіваються використовувати в сонячних термоелектричних генераторах (STEG).
STEG – це тип твердотільних електронних пристроїв, які перетворюють теплову енергію на електрику за допомогою ефекту Зеєбека – явища, яке виникає, коли різниця температур між матеріалами зміщує заряджені частинки та створює електромагнітну силу (ЕРС) або напругу.
STEG містить напівпровідникові матеріали, затиснуті між «гарячою» та «холодною» сторонами. Коли гаряча сторона нагрівається — сонцем або іншим джерелом теплової енергії — рух електронів через напівпровідниковий матеріал створює електричний струм.
Проблема існуючих STEG полягає в тому, що вони надзвичайно неефективні, перетворюючи менше 1% сонячного світла на електроенергію. Це контрастує з фотоелектричними сонячними панелями, які зазвичай встановлені на будинках людей і перетворюють близько 20% світла, яке вони отримують, на електроенергію.
Вам може сподобатися
-
Квантові матеріали з «прихованим металевим станом» можуть зробити електроніку в 1000 разів швидшою
-
Ваші побутові гаджети незабаром можуть бути без батарейок — вчені створюють крихітні сонячні елементи, які можуть живитися від світла в приміщенні
-
Вчені нагрівають золото до температури плавлення, що в 14 разів перевищує його температуру, не перетворюючи його на рідину
Однак у новому дослідженні, опублікованому 12 серпня в журналі Light: Science and Applications, дослідники використали метали, оброблені лазером, також відомі як «чорний метал» через їх насичений, чорнильно-чорний вигляд, щоб підвищити енергоефективність сонячного термоелектричного генератора в 15 разів.
Лазерне лікування
Метод полягав у обробці шматка вольфраму надзвичайно швидкими та точними лазерними імпульсами для витравлення мікроскопічних канавок на його поверхні. Ці «нанорозмірні травлення» дозволили вольфраму поглинати більше теплового випромінювання та довше утримувати його.
Лазерні імпульси також мають ефект перетворення поверхні будь-якого металу на чорний колір, збільшуючи його здатність поглинати тепло. Потім дослідники покрили чорний вольфрам шматком пластику, щоб створити «міні-теплицю», яка затримувала ще більше тепла.
Для холодної сторони STEG вчені взяли шматок звичайного алюмінію та знову обробили його лазерними імпульсами. Крихітні травлення в металі створили «надпотужний мікроструктурований тепловідвідник», який, за словами команди, розсіював тепло вдвічі ефективніше порівняно зі звичайним алюмінієвим радіатором.
Щоб протестувати систему, дослідники використали її для живлення світлодіода під імітацією сонячного світла. Типовий STEG не міг освітити світлодіод навіть під впливом світла, яке в 10 разів сильніше за звичайне сонячне світло. Однак, коли обидві сторони були оброблені чорним металом, пристрій освітлював світлодіод на повну яскравість під світлом, яке в п'ять разів сильніше за звичайне сонячне світло, що еквівалентно 15-кратному збільшенню вихідної потужності.
Хоча ця технологія, ймовірно, не замінить сонячні електростанції найближчим часом, вона зрештою може бути використана для малопотужних бездротових датчиків Інтернету речей (IoT) або портативних пристроїв, або ж служити автономними системами відновлюваної енергії в сільській місцевості, йдеться у заяві дослідників.
ПОВ'ЯЗАНІ ІСТОРІЇ
—Надтонке сонячне «покриття» може перетворити чохли для телефонів та електромобілі на міні-генератори енергії
— Вчені винайшли дивні, мінливі форми «електронні чорнила», які можуть призвести до створення нового покоління гнучких гаджетів
— Вчені кажуть, що невеликі квантові комп'ютери кімнатної температури, які використовують світло на горизонті після прориву
«Протягом десятиліть дослідницька спільнота зосереджувалася на вдосконаленні напівпровідникових матеріалів, що використовуються в STEG, і досягла незначного зростання загальної ефективності», – йдеться у заяві Чуньлей Го, співавтор дослідження, професор оптики та фізики, старший науковий співробітник Лабораторії лазерної енергетики Рочестерського університету.
«У цьому дослідженні ми навіть не торкаємося напівпровідникових матеріалів — натомість ми зосередилися на гарячій та холодній сторонах пристрою. Поєднуючи краще поглинання сонячної енергії та утримання тепла на гарячій стороні з кращим розсіюванням тепла на холодній стороні, ми досягли вражаючого покращення ефективності».
Оуен Хьюз
Оуен Г'юз — позаштатний письменник і редактор, що спеціалізується на даних і цифрових технологіях. Раніше він був старшим редактором у ZDNET, і Оуен пише про технології вже понад десять років, протягом яких він висвітлював усе: від штучного інтелекту, кібербезпеки та суперкомп'ютерів до мов програмування та ІТ у державному секторі. Оуена особливо цікавить перетин технологій, життя та роботи — на своїх попередніх посадах у ZDNET та TechRepublic він багато писав про бізнес-лідерство, цифрову трансформацію та динаміку віддаленої роботи, що розвивається.
Ви повинні підтвердити своє публічне ім'я, перш ніж коментувати
Будь ласка, вийдіть із системи, а потім увійдіть знову. Після цього вам буде запропоновано ввести своє ім'я для відображення.
Вийти Читати далі
Квантові матеріали з «прихованим металевим станом» можуть зробити електроніку в 1000 разів швидшою
Ваші побутові гаджети незабаром можуть бути без батарейок — вчені створюють крихітні сонячні елементи, які можуть живитися від світла в приміщенні
Вчені нагрівають золото до температури плавлення, що в 14 разів перевищує його температуру, не перетворюючи його на рідину
Крихітні пристрої, що рухаються сонячним світлом, можуть досліджувати таємничу область земної атмосфери
Розпечена «піщана батарея» тепер опалює невелике фінське містечко
Вчені звернулися до червоної цибулі для покращення сонячних елементів — і це може зробити сонячну енергетику більш стійкою. Найновіші новини в електроніці.
Квантові матеріали з «прихованим металевим станом» можуть зробити електроніку в 1000 разів швидшою
Нова друкована плата, просочена рідким металом, може витримувати значні пошкодження та самостійно відновлюватися
Вчені винайшли дивні, змінюючі форму «електронні чорнила», які можуть дати початок новому поколінню гнучких гаджетів
Китайський «2D» чіп незабаром може бути використаний для виробництва безкремнієвих мікросхем
Що таке закон Мура?
Майбутній 2-нм мікрочіп від TSMC – це прорив. Ось що це означає для майбутнього технологій – від штучного інтелекту до смартфонів. Останні новини.
«Я довіряю ШІ, як моряк довіряє морю. Він може занести вас далеко, або ж може втопити»: результати опитування показують, що більшість не довіряє ШІ
Всього одна доза ЛСД може полегшити тривогу на місяці, згідно з дослідженням
Надзвичайна худорлявість: вчені досліджують, чому деяким людям важко набрати вагу
Вчені виявили «щось надзвичайне» в проблемному серці відомої наднової
Вчені винайшли «спермоботів», яких вони пілотували через штучну шийку матки та матку
У Єрусалимі знайшли золоту монету віком 2200 років із зображенням давньоєгипетської цариці ОСТАННІ СТАТТІ
1. Наукова об'єктивність – це міф — ось чому
Live Science є частиною Future US Inc, міжнародної медіагрупи та провідного цифрового видавництва. Відвідайте наш корпоративний сайт.
- Про нас
- Зв'яжіться з експертами Future
- Умови та положення
- Політика конфіденційності
- Політика щодо файлів cookie
- Заява про доступність
- Рекламуйтеся у нас
- Веб-сповіщення
- Кар'єра
- Редакційні стандарти
- Як запропонувати нам історію
© Future US, Inc. Повний 7-й поверх, 130 West 42nd Street, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, 10036.
var dfp_config = { “site_platform”: “vanilla”, “keywords”: “тип-новини-щоденно,serversidehawk,відеоартикл,van-enable-adviser-
Sourse: www.livescience.com
