Солнечные панели, которые работают ночью Комментировать

А что, если бы солнечные панели работали ночью? Это не шутка! По словам Джереми Мандей, профессора кафедры электротехники и компьютерной инженерии Калифорнийского университета в Девисе, специально разработанный фотовольтаический солнечный элемент может производить до 50Вт мощности с квадратного метра в идеальных условиях ночью.

Это приблизительно четверть того, что может генерировать обычная солнечная батарея в дневное время, согласно концептуальной статье профессора Мандей и аспиранта Тристана Деппа (Tristan Deppe). Статья была опубликована в январском номере журнала ACS Photonics в 2020г.

Концепция “ночных” солнечных элементов

Обычные солнечные панели панели производят электричество только в дневное время, для генерации электроэнергии в ночное время, профессор Мандей предложили альтернативную фотоэлектрическую концепцию, использующую землю как источник тепла, а ночное небо как теплоотвод, в результате чего получается “ночной” фотовольтаический элемент, использующий терморадиационную фотоэлектрическую энергию и концепции поля терморадиционного охлаждения.

Профессор Мандей, который недавно начала работать в Калифорнийском университете г.Девис, до этого он трудился в Университете Мериленда, разрабатывает прототипы таких “ночных” солнечных элементов, которые могут генерировать небольшое количество энергии. Исследователи надеются улучшить выходную мощность и эффективность солнечных элементов.

Мандей говорит, что процесс аналогичен тому, как работает обычный солнечный элемент, но только наоборот. Например, если какое-о тело или объект горячее по сравнению с окружающей средой, то оно излучает в виде инфракрасного света. Так, обычный солнечный элемент холодный по сравнению с солнцем, поэтому он поглощает свет.

Космическое пространство очень холодное, поэтому если у нас есть тёплый объект и мы направим его на небо, то он будет излучать тепло по отношению к нему. Как говорит Мандей, в последние пять лет есть большой интерес к устройствам, которое могли бы делать тоже самое в дневное время, например, фильтруя солнечных свет или направляя устройство в сторону от солнца.

Выработка энергии через излучение тепла

Есть вид устройства, называемый терморадиационным элементом, который вырабатывает энергию, излучая тепло в окружающую среду.
«Мы подумали, что если мы возьмём одно из этих устройство, поместим их в тёплую среду и направим на небо», – говорит проф. Мандей.
Этот терморадиационный элемент, направленный в ночное небо, будет испускать инфракрасное излучение, потому-что он теплее, чем космическое пространство.

«Обычный солнечный элемент генерирует энергию, поглощая солнечный свет, в результате возникает разность потенциалов, под действием которого течёт электрический ток. В новых устройствах вместо поглощения, свет испускается, а ток и напряжение имеют обратное направление, но всё равно происходит генерация энергии», – говорит Мандей. «Здесь нужно использовать другие материалы, но физика процесса одна и та же».

Устройство будет работать и днём, если предпринять меры по блокированию прямого солнечного света, либо направив устройство в сторону от солнца. Поскольку этот тип солнечного элемента может потенциально работать круглосуточно, то это весьма интересный вариант для балансировки энергосистемы в дневном и ночном циклах.

Источник: Tristan Deppe, Jeremy N. Munday. Nighttime Photovoltaic Cells: Electrical Power Generation by Optically Coupling with Deep Space. ACS Photonics, 2019; 7 (1)