Исследователи из Стэнфорда разрабатывают солнечные элементы, которые могут продолжать работать ночью

Около 750 миллионов человек в мире не имеют доступа к электричеству в ночное время.

Солнечные батареи обеспечивают электроэнергию в течение дня, но для сохранения энергии для последующего использования требуются значительные аккумуляторные батареи.

В Applied Physics Letters исследователи из Стэнфордского университета сконструировали фотогальванический элемент, который собирает энергию из окружающей среды в течение дня и ночи, полностью исключая необходимость в батареях.

Устройство использует тепло, утекающее с Земли обратно в космос, — энергию того же порядка, что и поступающее солнечное излучение.

Ночью солнечные батареи излучают и отдают тепло небу, достигая температуры на несколько градусов ниже температуры окружающего воздуха.

Разрабатываемое устройство использует термоэлектрический модуль для генерации напряжения и тока из температурного градиента между клеткой и воздухом.

Этот процесс зависит от тепловой конструкции системы, которая включает в себя горячую сторону и холодную сторону.

«Вы хотите, чтобы термоэлектрический элемент имел очень хороший контакт как с холодной стороной, то есть с солнечным элементом, так и с горячей стороной, то есть с окружающей средой», — сказал автор Сид Ассававоррарит. «Если у вас этого нет, вы не получите от этого много энергии».

Команда продемонстрировала выработку энергии на своем устройстве днем, когда оно работает в обратном направлении и вносит дополнительную энергию в обычный солнечный элемент, а также ночью.

Установка недорогая и, в принципе, может быть встроена в существующие солнечные элементы. Это также просто, поэтому возможно строительство в отдаленных местах с ограниченными ресурсами.

«То, что нам удалось здесь сделать, это построить все это из готовых компонентов, иметь очень хороший тепловой контакт, а самой дорогой вещью во всей установке был сам термоэлектрический элемент», — сказал автор Зунаид Омайр.

Использование электричества ночью для освещения требует мощности в несколько ватт. Текущее устройство генерирует 50 милливатт на квадратный метр, а это означает, что для освещения потребуется около 20 квадратных метров фотоэлектрической площади.

«Ни один из этих компонентов не был специально разработан для этой цели», — сказал автор Shanhui Fan.

«Итак, я думаю, что есть возможности для улучшения в том смысле, что если бы каждый из этих компонентов действительно был спроектирован для нашей цели, я думаю, что производительность могла бы быть лучше».

Команда стремится оптимизировать теплоизоляцию и термоэлектрические компоненты устройства.

Они изучают технические усовершенствования самого солнечного элемента, чтобы повысить эффективность радиационного охлаждения, не влияя на его способность собирать солнечную энергию.