Ученые из университета штата Иллинойса разрабатывают сферические солнечные элементы для большего захвата солнечного света

Автор: kolinos | Рубрика: Энергия солнца

Как известно, количество энергии, производимой солнечным элементом, зависит от количества солнечных лучей. Поскольку позиция нашего дневного светила в небе постоянно меняется, производители солнечных панелей разработали зеркальные устройства слежения за солнцем, которые постоянно сосредотачивают солнечный свет на фотоэлектрических панелях под нужным углом, что позволяет им производить больше энергии. Или же используют сложную оптику, которая направляет лучи солнца так, чтобы они попадали на солнечные панели сверху.

Исследователи из университета штата Иллинойса работают над совершенно иной технологией. Вместо использования параболического зеркала для сосредоточения солнечного света на платформу солнечной панели, исследовательская группа занимается разработкой самособирающихся сферических солнечных элементов. Такие элементы, по мнению ученых, способны захватить больше солнечного света, чем обычные плоские элементы, поскольку сфера является наиболее подходящей для этих целей геометрической формой. Если сферические элементы окажутся эффективными, с практической точки зрения, то они могут быть соединены в большие массивы, которые будут иметь мощность, сравнимую с традиционными солнечными панелями, но при этом существенно сократятся расходы на материалы.

«Вместо большой полупроводниковой платформы, оборудованной концентрированными линзами и двигателем для ее перемещения, мы хотим сделать компактные элементы, которые имеют такую же большую мощность», – говорит Ральф Наззо, профессор химии университета штата Иллинойса.

Кривые поверхности захватывают больше света, чем плоские, потому что они имеют большую площадь поверхности. Но создание изогнутых или сферических солнечных элементов является трудновыполнимой задачей, потому что способы, используемые для обработки полупроводниковых материалов, таких как кремний, лучше всего работают на плоских поверхностях. Наззо и его группа преодолели эту проблему, сделав микромасштабные трехмерные конструкции, которые самостоятельно собираются из плоских листов.

Ученые начали с того, что путем использования обычной литографии сделали из тонкой, высококачественной кремниевой пластины плоскую модель нужной формы. Затем для того, чтобы сделать сферу, они разрезали получившуюся пластину в форме цветка. В середине они закрепили клеем маленький кусочек стекла, который служит для поддержания нужной формы при собирании конструкции. И наконец, как только капля воды, помещенная в центр цветочной формы, испаряется, поверхностное натяжение заставляет лепестки подниматься и собираться в виде сферы.

В настоящее время опытный образец устройства, разработанный исследовательской группой, может преобразовывать всего 1 процент солнечного света в электричество. Довольно низкий показатель эффективности для солнечных элементов. Но он больше показателя эффективности плоского солнечного элемента, сделанного по такой же технологии и с таким же количеством кремния. По мнению ученых, эта технология может быть применена и к другим материалам, кроме кремния, и может быть использована для производства новых видов солнечных батарей.

Поделиться в соц. сетях