Vedci z univerzity v Berkeley práve prekonali ďalší rekord v oblasti fotovoltaickej účinnosti, čo by mohlo viesť k ultraľahkému motoru, ktorý dokáže poháňať robotov alebo drony celé dni.
Za posledných 15 rokov sa účinnosť premeny tepla na elektrickú energiu pomocou termovoltaiky zastavila na 23 percentách. Prelomový fyzikálny objav však vedcom umožnil zvýšiť túto účinnosť na 29 percent. Pomocou nového dizajnu sa vedci teraz snažia dosiahnuť v blízkej budúcnosti 50 percent efektívnosti zavedením osvedčených vedeckých konceptov.
Tento prielom má obrovské dôsledky pre technológie, ktoré sa v súčasnosti spoliehajú na ťažké batérie. Termofotovoltaika je ultraľahký alternatívny zdroj energie, ktorý by umožňoval robotom a iným bezpilotným lietadlám pracovať nepretržite celé dni. Mohla by sa tiež použiť na napájanie vesmírnych sond po celé storočia a prípadne celý dom s generátorom ktorý by bol o veľkosti obálky.
„Termofotovoltaika je kompaktná a mimoriadne účinná pre širokú škálu aplikácií, od tých, ktoré vyžadujú len 100 wattov, napríklad od ľahkého bezpilotného lietadla, až po 100 megawattov, čo poskytuje elektrinu pre 36 000 domácností. Elektráreň s kombinovaným cyklom 100 megawattov je obrovská, “ uviedol Eli Yablonovitch, profesor elektrotechniky a informatiky (EECS) a zodpovedajúci autor.
Podľa Yablonovitcha toto zistenie vychádza z práce, ktorú on a študenti publikovali v roku 2011 a ktorá zistila, že kľúčom k zvýšeniu účinnosti solárnych článkov nebolo absorbovanie viacerých fotónov (svetla), ale ich vyžarovanie. Pridaním vysoko reflexného zrkadla na zadnú stranu fotovoltaického článku v tom čase prelomili záznamy o účinnosti a pokračovali v ďalšom výskume.
„Zrkadlo vytvára hustý infračervený luminiscenčný fotónový plyn v solárnom článku, čo je jav, ktorý vytvára napätie,“ uviedol Yablonovitch.
Jeho tím nedávno uznal, že toto zrkadlo môže byť využité na dva procesy. V skutočnosti rieši jednu z najväčších výziev termopotovoltaiky: ako využiť termálne (tepelné) fotóny, ktoré majú príliš málo energie na výrobu elektriny. Ukázalo sa, že zrkadlo môže odraziť tieto malé fotóny na opätovné zahriatie tepelného zdroja, čo vytvára druhotnú šancu na vytvorenie vysokoenergetického fotónu a výrobu elektriny. Ukázalo sa, že tento jav vedie k obrovskej účinnosti.
„Tento rekordný výsledok sme dosiahli, aj keď práve používame jednoduché zlaté zrkadlo. Teraz nad zlato pridáme dielektrickú vrstvu, ktorá zlepší našu účinnosť na 36 percent,“ povedal Luis M. Pazos Outόn. , postdoktorandský výskumný pracovník v EECS a jeden z hlavných autorov článku.
“Iba zvýšením odrazivosti dosiahneme účinnosť 36 percent. Ale pomocou ďalších vylepšení v bunke pomocou osvedčených techník vo vedeckej literatúre vieme, že môžeme dosiahnuť efektívnosť 50 percent,” povedal Zunaid Omair, postgraduálny študentský výskumný pracovník v EECS a prvý autor na papieri. „Pred našim výsledkom sa termopotovoltaická účinnosť dlhodobo zastavila na 23 percentách, takže dostať sa z 23 na 29 percent je skutočne veľká vec.“
Zdroj:
