В противовес традиционным солнечным батареям, которые работают только в светлое время суток, ученые из Калифорнийского университета (Дэвис) решили создать «антисолнечные» — они могут производить энергию по ночам. Об этом авторы проекта заявили в журнале ACS Photonics.
Сейчас исследователи разрабатывают прототип устройств.
В основе обычных панелей лежит фотогальванический элемент, который преобразует солнечный свет в электричество. Другими словами, фотоны попадают на полупроводниковый диод, и в результате этого взаимодействия возникает энергия.
Принцип действия «антисолнечных» панелей практически тот же, только используют они инфракрасное излучение и терморадиационные элементы — те, которые генерируют энергию за счет радиационного охлаждения: инфракрасное или тепловое излучение покидает элемент и в процессе вырабатывается небольшое количество энергии.
Сфера применения таких элементов пока не очень широка, но их уже успели оценить в производстве, где они преобразуют отработанное тепло, которое создает двигатель.
По сути, такие панели нагреваются за день, накапливают энергию внутри себя и потом излучают его в пространство.
Физика у процесса та же, но идти он будет в обратном порядке. То есть если солнечные панели перехватывают энергию, которую Солнце направляет на Землю, то новые, наоборот, будут опираться на энергию, которая идет от Земли к Солнцу. Поэтому и направлены они должны быть к Земле, считают ученые.
«Чтобы производить электроэнергию после захода Солнца, мы рассматриваем альтернативную идею, в которой Земля будет источником тепла, а ночное небо — радиатором. В результате может получиться «ночная фотоэлектрическая ячейка» из терморадиационных панелей».
Джереми Мандэй, один из авторов идеи, профессор кафедры электротехники и компьютерной инженерии Калифорнийского университета
Отличаться они будут и по материалам: солнечные панели обычно делают из кремния — он хорошо улавливает свет. «Антисолнечные» панели, напротив, должны быть изготовлены, например, из ртутных сплавов, которые тоже улавливают свет, но с большей длиной волны.
Важно отметить, что инфракрасное излучение имеет намного меньше энергии, чем видимое, поэтому и такая система будет генерировать в разы меньше электричества — примерно 25% от объема, который вырабатывают традиционные панели того же размера.
Но ученые сохраняют оптимизм. По их мнению, «антисолнечные» панели следует размещать в в открытых, засушливых зонах, где уже расположены солнечные панели — так разработка поможет снизить нагрузку на них и увеличить производство энергии как минимум на 12%.