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.

<< Назад: Микропроцессорные протезы конечностей 29.10.2013

>> Вперед: Сеть Li-Fi протестирована на скорости 150 Мбит/с 28.10.2013

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Гибкий алмаз вырабатывает электричество 15.09.2026

Алмаз традиционно воспринимается как исключительно твердый и практически неподвижный материал, поэтому возможность получать из него электричество при механической деформации долгое время казалась невероятной. В начале XX века алмаз относили к непьезоэлектрическим материалам, то есть считалось, что при сжатии или изгибе он, в отличие от кварца, не способен создавать электрический заряд. Однако исследователи из Университета Гонконга обнаружили, что при определенных условиях это представление требует пересмотра. Проблема заключалась прежде всего в физической природе самого минерала. Обычный алмаз настолько тверд, что заметно согнуть его практически невозможно. Поэтому специалисты использовали другой подход и изготовили из алмаза чрезвычайно тонкую гибкую мембрану. После механического воздействия на такую конструкцию измерительные приборы зарегистрировали устойчивые электрические сигналы. Эксперименты неоднократно повторяли и проводили в различных условиях, чтобы исключить случайное про ...>>

Найдена химическая причина возрастных изменений запаха кожи 14.09.2026

Запах человеческого тела меняется на протяжении всей жизни, и особенно заметные изменения могут происходить в пожилом возрасте. Речь идет не только о привычном запахе пота или особенностях гигиены: старение сопровождается целым комплексом биохимических процессов в коже, способных влиять на ее естественный запах. Ученые обнаружили одно из веществ, которое связывают с характерным ароматом, часто называемым "запахом старости". Исследователи установили, что важную роль в этом процессе играет 2-ноненаль - органическое соединение из группы ненасыщенных жирных альдегидов. Это вещество обладает характерным запахом, который нередко описывают как сочетание прогорклого масла и затхлого картона. Его количество в коже увеличивается по мере старения организма, поэтому концентрация 2-ноненаля рассматривается специалистами как одна из биохимических причин возрастного изменения запаха. По словам дерматологов, заметные изменения начинают становиться более вероятными после 40 лет. Доктор Сонал Чоуд ...>>

Случайная новость из Архива Ожидается рост популярности гелиевых жестких дисков 25.02.2015 HGST, подразделение Western Digital, впервые анонсировала жесткие диски с гелиевыми гермоблоками в 2013 году, а их массовые поставки начала в 2014. Такие диски имеют ряд преимуществ перед традиционными, но особой популярности они пока не снискали. Отчасти по причине высоких цен, отчасти потому, что Western Digital и Seagate производят диски с обычными гермоблоками аналогичной емкости. Но в этом году ситуация может поменяться. На данный момент HGST предлагает модели Ultrastar He емкостью 6 и 8 терабайт, и им приходится конкурировать с обычными Ultrastar, WD Ae емкостью 6,3 Тбайт, а также дисками Seagate Enterprise Capacity, Enterprise NAS и Archive емкостью от 5 до 8 Тбайт. Как уже упоминалось, Ultrastar He имеют некоторые преимущества перед конкурентами, но их недостаточно, чтобы сделать "гелиевые" диски достаточно популярными. В течение ближайших месяцев HGST планирует выпуск диска UltraStar HelioSeal емкостью 10 терабайт, который просто не будет иметь конкурентов по емкости. В нем будет установлено семь пластин емкостью 1,43 Тбайт с черепитчатым (shingled) методом записи, а гермоблок, как следует из названия, будет заполнен гелием. Seagate планирует аналогичное решение на базе шести пластин емкостью 1,66 Тбайт, но оно увидит свет, скорее всего, лишь к концу 2015 года, а значит, у нового Ultrastar He будет неплохая фора по времени, чтобы успеть завоевать популярность на рынке. Выпуск моделей емкостью 10 Тбайт и наращивание выпуска 8-терабайтных вариантов "гелиевых" дисков позволит существенно увеличить популярность данной технологии на рынке.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026