Термостойкая солнечная панель с высоким КПД 28.10.2013

Ученые из Стэнфордского университета, Университета Иллинойса-Урбана Шампейн и Университета штата Северная Каролина создали термостойкий термоэмиттер, способный существенно повысить эффективность солнечных панелей - теоретически до 80%. Новый компонент солнечной ячейки предназначен для преобразования солнечного тепла в инфракрасное излучение, которое поглощается солнечной ячейкой и повышает ее мощность.

Обычный солнечный элемент имеет в основе полупроводниковый кремний, который поглощает энергию солнечного света и преобразует ее в электрическую. Но кремниевые полупроводники перерабатывают только инфракрасный свет, а другие волны, в том числе большая часть видимого спектра, тратятся впустую: рассеиваются в виде тепла. Поэтому в теории обычные кремниевые панели могут достигать эффективности около 34%, но на практике не достигают и этого, поскольку просто отражают и рассеивают энергию солнечного света.

Новая термофотоэлектрическая панель решает эту проблему. Вместо передачи солнечного света непосредственно на солнечный элемент, термофотоэлектрическая ячейка имеет промежуточный компонент, который состоит из двух частей: абсорбер (нагревается при воздействии солнечного света) и эмиттер (преобразует тепло в ИК-излучение). Проще говоря, новая ячейка "перекодирует" солнечный свет в излучение с более короткими длинами волн, которые идеально подходят для поглощения солнечной ячейкой. Это позволяет повысить теоретическую эффективность ячейки до 80%.

К сожалению, до сих пор прототипу термофотоэлектрической солнечной панели было далеко до такой эффективности: в лаборатории она демонстрирует эффективность около 8%. Низкая производительность в значительной степени связана с недостаточной термостойкостью преобразователя тепла. Эмиттер представляет собой сложную, трехмерную вольфрамовую наноструктуру, которая должна работать при температуре выше 1000 градусов по Цельсию. Однако, в предыдущих экспериментах при данной температуре эмиттер разрушался.

Для решения этой проблемы ученые покрыли эмиттер нанослоем вольфрама и керамическим материалом - диоксидом гафния. В отличие от предыдущих прототипов, которые полностью разрушались при температуре ниже 1200 градусов по Цельсию, новый термоэмиттер по меньшей мере 1 час остается стабильным при температуре до 1400 градусов по Цельсию.

Новый термоэмиттер идеально подходит для создания высокоэффективных солнечных панелей, способных перерабатывать в электроэнергию значительную часть поглощенного солнечного света. При этом гафний и вольфрам можно производить в количествах, достаточных для массового выпуска новых солнечных панелей, с эффективностью в минимум 2 раза большей, чем у современных коммерческих солнечных панелей.

Следующая новость: Микропроцессорные протезы конечностей 29.10.2013

Предыдущая новость: Сеть Li-Fi протестирована на скорости 150 Мбит/с 28.10.2013

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Синтетическое дерево не боится огня 20.08.2018

Группа китайских материаловедов получила материал, внешне и на уровне микроскопической структуры напоминающий дерево, сопоставимый с ним по прочности, но гораздо более устойчивый к воздействию высоких температур и кислот. Дерево - отличный материал: красивый, легкий, прочный, упругий и легкий в обработке, но не слишком долговечный и легковоспламенимый. На сегодняшний день существует ряд синтетических и полусинтетических материалов на основе дерева или имитирующих его состав и/или структуру - ...>>

Блоки питания 3Logic R-Senda для мощных майнинговых ферм 20.08.2018

Компания 3Logic представила специальные майнинговые блоки питания R-Senda повышенной мощностью от 1600 Вт до 2400 Вт. Все они характерны улучшенной компонентной базой и более эффективным охлаждением. Кроме того, в конструкции блоков теперь применяются более надежные кабели калибром 16AWG, что позволяет гарантировать долгую и бесперебойную работу системы при непрерывной максимальной нагрузке. Вне зависимости от модели, все блоки питания оснащены большим числом 6+2-контактных коннекторов для ви ...>>

Дыры в свете, завязанном в узлы 19.08.2018

Группа ученых из университетов Бристоля и Бирмингема, занимающаяся вопросами теоретической физики, нашла новый способ изучения распространения света в пространстве, "завязывая" из этого света своего рода трехмерные узлы. Лазерный свет только на вид кажется одним сильно сфокусированным лучом, но фактически это - высокочастотное электромагнитное поле, колеблющееся в каждой точке пространства на пути его распространения. Ученые смогли завязать узлы из поляризованного лазерного света при помощ ...>>

Измерена скорость смерти клеток 19.08.2018

Ученые из Стэнфордского университета в США смогли впервые определить скорость клеточной смерти. Специалисты выяснили, что смерть клетки начинается с повреждения одного из ее участков, которое приводит к высвобождению химического вещества, так называемого "сигнала смерти". Это вещество запускает "триггерную волну", или цепную реакцию, которая постепенно затрагивает другие участки клетки, высвобождая там такие же "сигналы". Кроме того, после смерти одной клетки этот процесс продолжится и на ...>>

Слуховой аппарат ReSound LiNX Quattro 18.08.2018

Компания GN Hearing представила слуховой аппарат ReSound LiNX Quattro. Это первое устройство новой категории - Premium-Plus. Применение передовых технологий позволило обеспечить высокое качество звука и поддержку функций удаленной настройки с применением облачного сервиса. Удаленная настройка позволяет специалистам по слуховым аппаратам тонко настраивать устройство без необходимости посещения клиники пациентом. Кроме того, у ReSound LiNX Quattro - лучший среди устройств такого рода аккумул ...>>

Случайная новость из Архива

Интегральный усилитель на частоте 1 ТГц 04.11.2014

Корпорация Northrop Grumman, одной из областей специализации которой является передовая микроэлектроника, объявила о прорыве в разработке сверхвысокочастотных интегральных схем.

Специалистами Northrop Grumman создан интегральный усилитель, включающий 10 транзисторных каскадов, который работает на частоте 1012 ГГц. Это рекордно высокое значение. Кстати, установленный в 2012 г. предыдущий мировой рекорд, равный 850 ГГц, тоже принадлежал Northrop Grumman.

Терагерцевый диапазон электромагнитных волн привлекателен для систем связи в связи с большой пропускной способностью, но его освоение сдерживается отсутствием элементной базы, способной работать на таких высоких частотах. Для сравнения: современные беспроводные сети работают на частотах порядка единиц гигагерц, то есть в тысячу раз меньших.

В микросхеме Northrop Grumman используются транзисторы с высокой подвижностью электронов и затвором длиной 25 нм, изготовленные из фосфида индия. На частоте 1 ТГц коэффициент усиления этого транзистора равен 10 дБ, а на частоте 1,03 ТГц - 9 дБ.

Разработка выполнена в рамках программы, финансируемой агентством по перспективным оборонным научно-исследовательским разработкам США (DARPA). Она является кульминацией проекта из трех этапов, предполагающих создание транзисторных схем, работающих на частотах 670 ГГц, 850 ГГц и 1 ТГц. В течение пяти лет все три отметки были успешно достигнуты Northrop Grumman.

Как утверждается, достижение Northrop Grumman будет способствовать появлению новых технологий в системах наблюдения, радиолокации, связи, а также оборудовании для атмосферного сканирования, радиоастрономии и медицины.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники