"Nawet 15-krotny wzrost wydajności". Nowy materiał bije rekordy wydajności energetycznej
Nowa technologia opracowana przez zespół naukowców z Uniwersytetu w Rochester może odmienić oblicze energii odnawialnej.
Dzięki zastosowaniu specjalnie preparowanych metali badaczom udało się skonstruować urządzenie, które generuje energię z promieniowania słonecznego nawet 15 razy wydajniej, niż dotychczasowe rozwiązania. Pomysł opiera się na innowacyjnym przekształcaniu tradycyjnych, błyszczących metali w tzw. czarne metale, czyli w materiały o wyjątkowo wysokiej zdolności absorpcji światła. Proces polega na potraktowaniu metalu ultrakrótkimi impulsami lasera femtosekundowego, co prowadzi do powstania na jego powierzchni nanostruktury. Tak przygotowany materiał pochłania światło niemal całkowicie, zamieniając je w ciepło bez istotnych strat energii.
Nowe spojrzenie na konstrukcję STEG
Pomysłodawcą tej technologii jest prof. Chunlei Guo, który od wielu lat eksperymentuje z metodami laserowej obróbki materiałów. Najnowsze wyniki jego zespołu mogą mieć przełomowe znaczenie dla rozwoju technologii opartych na energii słonecznej.
Urządzenie, które powstało na bazie tej technologii to nowa wersja generatora termoelektrycznego zasilanego energią słoneczną (STEG). Klasyczne STEG-i były dotąd mało efektywne – potrafiły przekształcać zaledwie 1 proc. energii słonecznej w prąd, co przy dzisiejszych potrzebach energetycznych stanowiło spore ograniczenie.
Zespół Guo postanowił jednak nie skupiać się na udoskonalaniu półprzewodników, jak robili to inni. Zamiast tego na nowo zaprojektował samą strukturę gorącej i zimnej strony urządzenia. Gorącą powierzchnię stanowi czarny wolfram zamknięty w miniaturowej szklarni z tworzywa sztucznego, która pomaga w utrzymaniu odpowiedniej temperatury. Z kolei chłodzenie odbywa się za pomocą specjalnie wytrawionego aluminium, które również obrabiano laserowo w celu zwiększenia efektywności oddawania ciepła.
Efekt to nawet 15-krotny wzrost wydajności
W testach laboratoryjnych generator zasilał diody LED pełną mocą, nawet przy niższym natężeniu światła. To pokazuje, że konstrukcja nie tylko działa, ale rzeczywiście radykalnie zwiększa efektywność przetwarzania ciepła w energię elektryczną. Co równie ważne, całe urządzenie jest niezwykle kompaktowe i lekkie. Otwiera to drogę do szerokiego zastosowania mobilnego. Może zasilać mikroelektronikę, inteligentne czujniki pogodowe, rozwiązania rolnicze czy nawet autonomiczne urządzenia w trudno dostępnych lokalizacjach.
Przeczytaj także:
Choć projekt znajduje się obecnie na wczesnym etapie rozwoju, już dziś pokazuje ogromny potencjał dla branży energetycznej, szczególnie w kontekście miniaturyzacji i zastosowań w trudnych warunkach terenowych.
*Źródło zdjęcia wprowadzającego: Nina Lishchuk / Shutterstock
