Исследователи из Мичиганского университета создали термофотоэлектрический (TPV) элемент, который рассчитан на работу совместно с недорогим накопителем тепловой энергии. Такая TPV ячейка будет интересна коммунальным службам и организациям, занимающимся созданием масштабных хранилищ энергии. Кроме того, устройство может найти применение в беспилотных летательных аппаратах, космических зондах и системах децентрализованного тепло- и электроснабжения. А также оно подходит для получения электричества из отработанного тепла.
Термофотоэлектрический элемент подобен солнечной батарее, но для выработки электроэнергии использует свет не от солнца, а от нагретого тела (излучателя). Разработка американских ученых представляет собой TPV ячейку с фотоэлементами из арсенида галлия-индия с воздушным зазором. Она может превращать в электричество большую часть основного светового спектра от излучателя. При этом ее коэффициент отражения составляет 99%, то есть она является почти идеальным зеркалом.
Благодаря такой высокой отражающей способности эффективность преобразования энергии на термофотоэлементе превышает 30% при использовании в качестве излучателя поверхности из карбида кремния с температурой 790 C.
Для сравнения, у большинства существующих TPV элементов коэффициент отражения составляет 95%, а эффективность лишь немного выше 20%. При этом для нормальной работы им необходим излучатель с температурой от 538 до 1370 C.
Основная проблема TPV ячеек состоит в том, что многие фотоны, испускаемые излучателем, обладают очень низкой энергией. Они относятся к внеполосному спектру, то есть фотоэлемент не способен преобразовать их в электричество.
Однако ученые нашли способ вернуть такие фотоны обратно в излучатель, чтобы унесенная ими энергия не пропадала. Для этого исследователи разместили под тонкопленочным фотоэлементом металлическое зеркало, а зазор между ними заполнили воздухом.
Зеркало изготовили путем нанесения на кремниевое основание тонкого слоя золота. К нему приварили тонкие полосы из золота, поверх которых закрепили фотоэлемент. Такая конструкция дает возможность легко регулировать величину воздушного зазора, от которой напрямую зависит эффективность отражения фотонов, путем изменения толщины полос золота.
Добавление отражающего слоя и воздушного моста более чем в четыре раза снижает количество фотонов, не поглощаемых фотоэлектрическим элементом, смягчает требования к характеристикам фотоэлемента, что делает возможным применение более дешевых материалов, и позволяет снизить температуру излучателя без потери эффективности. В дополнение ко всему инновационная разработка открывает широкие возможности развития термофотоэлектрической энергетики.
Источник: nature.com
|
|
|
|
|
|
|
Европейские ученые объявили о значительном прорыве на пути создания коммерческого термоядерного реактора, энергия в котором вырабатывается в результате таких же процессов, которые происходят внутри звезд.
Британская лаборатория JET побила собственный мировой рекорд по количеству энергии, которую смогли выделить, соединяя вместе две формы водорода.
В ходе эксперимента удалось получить
Американский стартап Helion Energy готовит к коммерческому производству Polaris первый в мире термоядерный реактор, который, как заявляется, начнет промышленное производство электроэнергии уже в 2024 году. На завершение его строительства и запуска компания получила рекордные инвестиции.
Раунд финансирования серии E возглавил известный инвестор Сэм Альтман, бывший президент Y Combinator и ны
По мнению большинства участников климатического саммита ООН COP26, проходящем сейчас в штландском Глазго, стратегия декарбонизации энергетики является одной из приоритетных тем. Однако, критики возобновляемых источников энергии сомневаются в надежности систем, полагающихся на ресурсы с нестабильной генерацией
Сфера производства и использования водородного топлива интенсивно развивается по всему миру: швейцарско-канадский консорциум разрабатывает новый процесс производства зеленого водорода, итальянская Snam заключила соглашение с IRENA, а французский консорциум планирует развернуть высокопроизводительные
До конца этой недели премьер-министр Великобритании Борис Джонсон официально объявит на ежегодной конференции партии консерваторов в Манчестере, что уже с 2035 года все электричество страна будет получать из возобновляемых источников. Это известие обрадовало не всех защитников окружающей среды, поскольку закрывать атомные электростанции правительство не собирается.
Желая снизить
