Инженерами Стэндфордского университета была создана так называемая антисолнечная батарея, которая вырабатывает электроэнергию не в процессе поглощения фотонов, а в результате их излучения. Получается, что с помощью подобного источника энергии вполне возможно питать электроприборы даже в темное время суток.
Об этом удивительном открытии стало известно благодаря публикации научной статьи в журнале Applied Physics Letters научной группой под руководством Shanhui Fan.
Принцип работы теоретически был описан еще в 20 столетии, а в последние несколько лет был экспериментально подтвержден эффект отрицательной освещенности. Он заключается в том, что фотодиод способен вырабатывать электроэнергию не только поглощая фотоны (как в самой обычной солнечной панели), но также и отдавая их и в результате этого охлаждаясь.
Причем для этого растрачивается ранее запасенная энергия в виде тепла.
Для успешного функционирования подобного устройства требуется холодная среда, в которой фотоны будут излучаться и не возвращаться обратно в устройство. И такой идеальной средой является открытый космос.
Конечно, если отправить такую установку непосредственно в космос и держать постоянно в тени, то изделие достаточно быстро растратит накопленное тепло, сравняется по температуре с окружающим пространством и о выработке энергии можно просто забыть.
Но на Земле можно гарантировать надежный тепловой контакт и как только фотоэлемент отдаст накопленную энергию и станет холодней окружающих объектов за счет теплообмена запас энергии будет вновь восполнен. Вот только как сделать так, чтобы фотодиод излучал энергию именно в космос? Инженеры нашли следующее решение:
Был создан светодиод, который выполнен следующим образом: за основу было выбрано соединение ртути, кадмия и теллура (HgCdTe). Такое соединение излучает именно в требуемом спектре длин волны (от 8 до 13 микрометров в инфракрасном диапазоне). При этом проходя через полусферическую линзу из арсенида галлия (GaAs), а далее через окно из феррида бария (BaFe2), фотоны улавливаются параболическим зеркалом, которое буквально катапультирует их (фотоны) в космос.
Для того, чтобы фотону попасть в фотодиод, ему требуется пройти тот же путь только наоборот.
Вся эта сложная конструкция необходима для того, чтобы изделие обменивалось фотонами только с космическим пространством, а энергию получало за счет теплопроводности от Земли.
Согласно теоретическому расчету предел вырабатываемой энергии таким способом составляет 4 ватта на один квадратный метр, но вот реальные испытания показали генерацию в 64 нановатта.
Это существенно меньше, чем генерируют классические солнечные панели (от 100 до 200 ватт на квадратный метр), но и этой генерации вполне хватит, чтобы питать некоторые электроприборы.
Для того, чтобы повысить эффективность работы такого диода команда инженеров ведет активный поиск материалов с более выраженным эффектом отрицательной освещенности. А пока данная разработка не имеет перспектив для масштабного внедрения в производство.
Понравилась статья? Тогда палец вверх. И спасибо, что прочли мой материал!