Новый вид "солнечных" батарей показывает, что мы можем генерировать электроэнергию даже ночью

Обычная солнечная технология впитывает лучи входящего солнечного света, чтобы выдать напряжение. Как ни странно, некоторые материалы способны работать в обратном направлении, вырабатывая энергию, когда они излучают тепло обратно в холодное ночное небо.

Группа инженеров из Австралии продемонстрировала теорию в действии, используя для выработки энергии технологию, которая обычно используется в очках ночного видения.

Пока что прототип генерирует лишь небольшое количество энергии и, вероятно, вряд ли станет конкурентоспособным источником возобновляемой энергии сам по себе - но в сочетании с существующей технологией фотовольтаики он может использовать небольшое количество энергии, выделяемой солнечными батареями, охлаждающимися после долгого жаркого рабочего дня.

"Фотовольтаика, прямое преобразование солнечного света в электричество, - это искусственный процесс, который люди разработали для того, чтобы преобразовать солнечную энергию в электричество", - говорит Фиби Пирс, физик из Университета Нового Южного Уэльса.

"В этом смысле терморадиационный процесс схож; мы перенаправляем энергию, текущую в инфракрасном диапазоне, с теплой Земли в холодную Вселенную".

Нагревая атомы любого материала, вы заставляете их электроны генерировать низкоэнергетические пульсации электромагнитного излучения в виде инфракрасного света.

Какими бы слабыми ни были эти колебания электронов, они все же способны запустить медленный ток электричества. Все, что для этого нужно, - односторонний электронный светофор, называемый диодом.

Изготовленный из правильной комбинации элементов, диод может перетасовывать электроны по улице, пока он медленно теряет свое тепло в более холодную среду.

В данном случае диод изготовлен из теллурида ртути-кадмия (MCT). Способность MCT поглощать инфракрасный свет среднего и дальнего диапазона и превращать его в ток уже используется в устройствах, обнаруживающих инфракрасный свет, хорошо изучена.

Но до сих пор не совсем ясно, как можно эффективно использовать этот особый трюк в качестве реального источника энергии.

Нагретый до температуры около 20 градусов Цельсия (почти 70 градусов по Фаренгейту), один из испытанных фотоэлектрических детекторов MCT генерировал плотность мощности 2,26 милливатт на квадратный метр.

Конечно, этого недостаточно, чтобы вскипятить кувшин воды для утреннего кофе. Для этой небольшой задачи вам, вероятно, понадобится достаточно панелей MCT, чтобы покрыть несколько городских кварталов.

Но дело не в этом, поскольку это еще очень ранние дни в данной области, и есть потенциал для развития технологии в будущем.

"На данный момент демонстрация, которую мы проводим с терморадиационным диодом, имеет относительно низкую мощность. Одной из проблем было его фактическое обнаружение", - говорит ведущий исследователь исследования Нед Экинс-Даукс.

"Но теория говорит, что в конечном итоге эта технология может производить примерно 1/10 часть мощности солнечного элемента".

При такой эффективности, возможно, стоит приложить усилия, чтобы вплести диоды MCT в более типичные фотоэлектрические сети, чтобы они продолжали пополнять заряд батарей еще долгое время после захода солнца.

Для ясности, идея использования охлаждения планеты в качестве источника низкоэнергетического излучения интересует инженеров уже некоторое время. Различные методы дают разные результаты, все они имеют свои затраты и преимущества.

Однако, проверяя пределы каждого из них и настраивая их способность поглощать больше инфракрасного диапазона, мы можем создать набор технологий, способных извлекать каждую каплю энергии практически из любого вида отработанного тепла.

"В перспективе эта технология может собирать эту энергию и устранять необходимость в батареях в некоторых устройствах - или помогать заряжать их", - говорит Экинс-Даукс.

"Это не тот случай, когда обычная солнечная энергия обязательно будет жизнеспособным вариантом".

Это исследование было опубликовано в журнале ACS Photonics.