Пирамидални лещи повишават ефективността на слънчевите клетки

Слънчевите клетки са все по-важен източник на възобновяема енергия, но има и много място за подобрение на ефективността им. Инженери от Станфорд сега са разработили леща с форма на пирамида, която може да фокусира слънчевата светлина от всякакъв ъгъл върху слънчева клетка, за да й помага да събира повече енергия – от заран до вечер.

Слънчевите клетки работят най-добре на пряка слънчева светлина, което означава, че много от тях може да работят максимално производително само по няколко часа на денонощие. Поради тази причина са измислени и тракерите – системи за движение на слънчевите панели, така че да „гледат“ срещу слънцето по небето, но това консумира част от произведената енергия, а и всяко усложняване на апаратурата е предпоставка за повреда.

В новото проучване екипът от Станфорд се е заел да разработи пасивна технология, която може да събира слънчева светлина, която я улавя под всякакъв ъгъл, и да я концентрира към слънчевата клетка отдолу. Крайният резултат е масив от структури с форма на обърната пирамида, които екипът нарича Axially Graded Index Lenses (AGILE), които биха образували слой, който замества защитната горна повърхност на слънчева клетка.

При тестове прототипите на AGILE успяха да уловят повече от 90 процента от светлината, която достига повърхността, фокусирайки я така, че да е три пъти по-ярка до момента, в който достига слънчевата клетка. Екипът казва, че тази система може да подобри ефективността на фпотоволтаиците, като им позволи да събират непряка слънчева светлина, както и да увеличи тяхната мощност при не толкова идеално време и условия.

AGILE звучи като нещо просто, но инженерната работа в проекта не е малко. Всяка малка пирамида е съставена от купчина различни стъкла и полимери с различни индекси на пречупване – по същество всеки слой огъва входящата светлина в различна степен. Горният слой има нисък индекс на пречупване, за да позволи на светлината да навлезе от всякакъв ъгъл, но всяка стъпка надолу го огъва малко повече, докато се фокусира върху слънчевата клетка отдолу.

Множеството различни материали не е случайно – това позволява на устройството да улавя широк спектър от светлина, от почти ултравиолетова до инфрачервена. Екипът е положил доста усилия и да се увери, че материалите работят добре заедно – например, че в топло време се разширяват с еднакви темпове, за да не се счупи устройството.

Най-интересното е, че AGILE пирамидите могат дори да бъдат отпечатвани на 3D принтер.

Екипът казва, че новата система може да помогне за обогатяване на местата, където може да се добива слънчева енергия, да намали разходите, да подобри ефективността. AGILE може дори да подобри слънчевите клетки за космически кораби.

Изследването е публикувано в списанието Microsystems & Nanoengineering.

Коментари

Напиши коментар

E-mail адресът Ви няма да бъде публикуван




*