(Зображення надано: Фото Рочестерського університету / Дж. Адам Фенстер)
Вчені, які шукають способи розширення можливостей сонячних електрогенераторів, виявили метод, який може підвищити їхню ефективність у 15 разів.
Прорив полягає в унікальному, лазерно-гравіюваному «чорному металі», який дослідники розробляли протягом останніх п’яти років і який тепер вони сподіваються використовувати у сонячних термоелектричних генераторах (СТЕГ).
STEG – це тип твердотільного електронного пристрою, який перетворює теплову енергію в електрику за допомогою ефекту Зеєбека – явища, яке виникає, коли різниця температур між матеріалами витісняє заряджені частинки та створює електромагнітну силу (ЕРС) або напругу.
Вам може сподобатися
-
Квантові матеріали зі «прихованим металевим станом» можуть зробити електроніку в 1000 разів швидше
-
Ваші побутові гаджети невдовзі можуть обійтися без батарейок – вчені створили крихітні сонячні елементи, які можуть їсти від світла в приміщенні.
-
Вчені нагрівають золото до температури, яка в 14 разів перевищує його температуру плавлення, не перетворюючи його на рідину.
STEG містить напівпровідникові матеріали, розташовані між гарячою і холодною сторонами. Коли гаряча сторона нагрівається – чи то сонцем чи іншим джерелом теплової енергії – рух електронів через напівпровідниковий матеріал створює електричний струм.
Проблема існуючих STEG полягає в їхній крайній неефективності: вони перетворять на електрику менше 1% сонячного світла. Це контрастує з фотоелектричними сонячними панелями, які зазвичай встановлені в будинках і перетворюють на електрику близько 20% світла.
Однак у новому дослідженні, опублікованому 12 серпня в журналі Light: Science and Applications, дослідники використовували оброблені лазером метали, також відомі як «чорний метал» через їх глибокий чорнильно-чорний колір, щоб підвищити енергоефективність сонячного термоелектричного генератора в 15 разів.
Лазерне лікування
Метод полягав у обробці шматка вольфраму надзвичайно швидкими та точними лазерними імпульсами для створення на його поверхні мікроскопічних канавок. Ці наномасштабні поглиблення дозволяли вольфраму поглинати більше теплового випромінювання і довше його утримувати.
Лазерні імпульси також здатні забарвлювати поверхню будь-якого металу у вугільно-чорний колір, збільшуючи його здатність поглинати тепло. Потім дослідники покрили чорний вольфрам шматком пластику, створивши міні-теплицю, яка утримувала ще більше тепла.
Для холодної сторони STEG вчені взяли шматок звичайного алюмінію і знову обробили лазерними імпульсами. Крихітні травлення в металі створили «мікроструктурований теплорозсіювач надвисокої ємності», який, за твердженням вчених, розсіював тепло вдвічі ефективніше за звичайний алюмінієвий радіатор.
Для тестування системи дослідники використовували її для живлення світлодіода при штучному сонячному світлі. Звичайний STEG не міг запалити світлодіод навіть при дії світла в 10 разів яскравіший за звичайний сонячний. Однак, після обробки обох сторін чорним металом, світлодіод засвітився на повну яскравість при світлі в п’ять разів яскравіше за звичайний сонячний, що відповідає 15-кратному збільшенню вихідної потужності.
Дослідники у своїй заяві заявили, що, хоча ця технологія навряд чи замінить сонячні електростанції в найближчому майбутньому, зрештою її можна буде використовувати для малопотужних бездротових датчиків Інтернету речей (IoT) або пристроїв, що носяться, а також як автономні системи відновлюваної енергії в сільській місцевості.
ЗВ’ЯЗАНІ ІСТОРІЇ
— Ультратонке сонячне «покриття» може перетворити чохли для телефонів та електромобілі на міні-генератори електроенергії.
— Вчені винайшли дивне, що змінює форму «електронне чорнило», яке може стати основою для створення нового покоління гнучких гаджетів.
— Вчені кажуть, що після прориву в галузі створення невеликих квантових комп’ютерів, які працюють при кімнатній температурі та використовують світло, очікується їхня поява.
«Протягом десятиліть дослідницька спільнота приділяла особливу увагу вдосконаленню напівпровідникових матеріалів, що використовуються в STEG, і досягла скромного підвищення загальної ефективності», — йдеться у заяві Чуньлей Го, співавтора дослідження, професора оптики та фізики та старшого наукового співробітника Лабораторії лазерної енергетики Роче.
«У цьому дослідженні ми навіть не торкалися напівпровідникових матеріалів – натомість ми зосередилися на гарячій та холодній сторонах пристрою. Об’єднавши найкраще поглинання сонячної енергії та утримання тепла на гарячій стороні з кращим розсіюванням тепла на холодному боці, ми досягли разючого підвищення ефективності».
Оуен Хьюз
Оуен Хьюз – позаштатний автор і редактор, що спеціалізується на даних та цифрових технологіях. Оуен, який раніше обіймав посаду старшого редактора в ZDNET, пише про технології вже більше десяти років, висвітлюючи широкий спектр тем: від штучного інтелекту, кібербезпеки та суперкомп’ютерів до мов програмування та ІТ-технологій у державному секторі. Оуена особливо цікавить взаємозв’язок технологій, життя та роботи: на попередніх посадах у ZDNET і TechRepublic він багато писав про лідерство в бізнесі, цифрову трансформацію та змінну динаміку віддаленої роботи.
Перед коментуванням необхідно підтвердити своє публічно відображене ім’я.
Будь ласка, вийдіть із системи та увійдіть знову. Потім вам буде запропоновано ввести ім’я, що відображається.
Вийти Читати далі
Квантові матеріали зі «прихованим металевим станом» можуть зробити електроніку в 1000 разів швидше
Ваші побутові гаджети невдовзі можуть обійтися без батарейок – вчені створили крихітні сонячні елементи, які можуть їсти від світла в приміщенні.
Вчені нагрівають золото до температури, яка в 14 разів перевищує його температуру плавлення, не перетворюючи його на рідину.
Новий «суперлазерний» підсилювач може зробити інтернет у 10 разів швидше
Крихітні пристрої, які рухаються сонячним світлом, зможуть дослідити загадкову область атмосфери Землі.
Прорив у японській енергетиці може стати «кроком до бездротового суспільства». Новини електроніки
Квантові матеріали зі «прихованим металевим станом» можуть зробити електроніку в 1000 разів швидше
Нова друкована плата з рідким металом здатна витримувати серйозні пошкодження та відновлюватись самостійно.
Вчені винайшли дивні, що змінюють форму «електронне чорнило», яке може стати основою для створення нового покоління гнучких гаджетів.
Китайський “2D”-чіп незабаром може бути використаний для виробництва чіпів без використання кремнію.
Що таке закон Мура?
Майбутній 2-нм мікрочіп від TSMC – це прорив. Ось що це означає для майбутнього технологій – від штучного інтелекту до смартфонів. Останні новини
Зразок Бенну містить пил, який старший за саму Сонячну систему.
У Китаї вперше зроблено спробу пересадки легень від свині людині у людини зі смертю мозку
«Міні-мозки» розкривають секрети формування ключових клітин мозку в утробі матері
Дослідження показало, що таємничий череп із грецької печери віком 300 000 років не належав ні людині, ні неандертальцю
Телескоп Джеймса Вебба зафіксував найяскравіший з колись зареєстрованих FRB-сплесків
“У нас ніколи не було конкретних доказів”: археологи виявили християнський хрест в Абу-Дабі, довівши, що на місці 1400-річного поселення був монастир. ОСТАННІ СТАТТІ
1Рідкісні молочні шлейфи малюють приголомшливі вири в найбільшому у світі «газованому озері» — Земля з космосу
Журнал Live Science входить до складу Future US Inc., міжнародної медіагрупи та провідного цифрового видавця. Завітайте на наш корпоративний сайт.
- Про нас
- передзвоніть експертам Future
- Умови та положення
- Політика конфіденційності
- Політика використання файлів cookie
- Заява про доступність
- Рекламуйте у нас
- Веб-сповіщення
- Кар’єра
- Редакційні стандарти
- Як уявити нам історію
© Future US, Inc. Повний 7 поверх, 130 West 42nd Street, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк 10036.
var dfp_config = { “site_platform”: “vanilla”, “keywords”: “type-news-daily,serversidehawk,videoarticle,van-enable-adviser-
Sourse: www.livescience.com