Об этом сообщает «КТРК» со ссылкой на SciTechDaily
Ученые из Университета Рочестера представили разработку, способную радикально изменить представления о генерации солнечной энергии. Речь идет о солнечном термоэлектрическом генераторе (STEG), который показывает эффективность в 15 раз выше по сравнению с существующими аналогами. Такое устройство использует не только прямое солнечное излучение, но и тепловую энергию, что значительно расширяет его потенциал.
Главное преимущество новой технологии заключается в особом подходе к управлению теплом и светом. Исследователи применили спектральную инженерию и термоуправление, сконцентрировав внимание на горячей и холодной сторонах устройства. В результате они добились значительного роста производительности, не изменяя сами полупроводниковые материалы, что ранее считалось ключевым направлением развития STEG.
Новая концепция преобразования энергии
Разработанный генератор основан на принципе эффекта Зеебека: разница температур между горячей и холодной стороной преобразуется в электричество. Традиционные модели такого типа демонстрировали эффективность ниже 1 процента, что делало их мало применимыми для широкого использования. Теперь этот показатель удалось многократно увеличить за счет новаторских решений.
Особое значение имело использование «черного металла» — модифицированного вольфрама, обработанного фемтосекундным лазером. На его поверхности были созданы наноструктуры, способные эффективно поглощать солнечный свет, минимизируя теплопотери. Это позволило значительно повысить температуру на горячей стороне устройства и увеличить отдачу энергии.
Миниатюрная теплица и управляемое охлаждение
Для усиления теплового эффекта горячая сторона генератора была закрыта прозрачным пластиком, образовав своеобразную мини-теплицу. Такой подход позволил уменьшить теплопотери за счет ограничения конвекции и проводимости. В результате температура на рабочей поверхности поднялась, усилив эффективность преобразования.
На холодной стороне применили иной подход: алюминий был обработан лазером, чтобы создать микроструктуры для отвода тепла. Это обеспечило двойное увеличение эффективности охлаждения за счет конвекции и излучения. Сочетание этих методов создало баланс, необходимый для максимального энергопроизводства.
Практические перспективы применения
Разработчики показали, что устройство может питать светодиоды значительно эффективнее существующих систем. Такой генератор способен обеспечить энергией беспроводные датчики интернета вещей, носимые устройства и автономные энергосистемы в удаленных районах. Это открывает новые возможности для развития возобновляемой энергетики и децентрализованных источников питания.
Исследование, опубликованное в журнале Light: Science and Applications, подтвердило перспективность технологии. Финансовую поддержку проекту оказали Национальный научный фонд США и ряд исследовательских институтов, что подчеркивает стратегическое значение этой разработки для будущего энергетики.
Напомним, ранее мы писали о том, как метки «Создано с помощью ИИ» влияют на восприятие контента.
