Разработанные российскими учёными миниатюрные фотопреобразователи позволят передавать энергию без проводов на большие расстояния.
Учёные из Физико-технического института имени А.Ф. Иоффе Российской академии наук в Санкт-Петербурге разработали компактные фотоэлектрические преобразователи на основе арсенида галлия — соединения галлия с мышьяком. Эти устройства способны генерировать электричество при воздействии лазерных лучей и могут использоваться для передачи энергии на большие расстояния. Такая технология может упростить электроснабжение в тех местах, где невозможно проводное подключение.
Сейчас уже существуют и активно используются технологии беспроводной зарядки смартфонов и аккумуляторов электротранспорта. Но все они обеспечивают передачу энергии только на небольшие расстояния и в относительно небольшом объёме. Российские учёные предлагают использовать лазеры и фотопреобразователи нового типа для передачи энергии на десятки километров.
«Обычные фотопреобразователи вырабатывают электричество, когда луч падает перпендикулярно их поверхности, — рассказал руководитель проекта, ведущий научный сотрудник лаборатории фотоэлектрических преобразователей ФТИ имени А.Ф. Иоффе РАН Владимир Петрович Хвостиков. — Наша разработка отличается конструктивно, в ней свет распространяется параллельно p-n-переходу, области, которая позволяет разделять фотогенерированные частицы для появления тока. Такой подход позволяет не создавать к фотопреобразователю специальную фронтальную сетку, и производство по этой причине становится гораздо проще».
Такая технология может применяться как для больших, сложных устройств, так и для компактных, маломощных. Доступ контролируем, так как передача энергии узконаправленная, и получать её могут только специально оборудованные устройства. Кроме того, лазеры не создают радиочастотных помех для существующих средств связи.
Есть и недостатки: необходимость прямой видимости между передатчиком и приёмником, неизбежные потери в атмосфере и сравнительно небольшой КПД фотоэлементов (до 50%).
Как утверждают разработчики, фотопреобразователь, созданный в Санкт-Петербурге, дешевле в производстве и эффективнее в преобразовании энергии, чем зарубежные аналоги. Разработка наглядно демонстрирует, что идея о беспроводной передаче энергии на большие расстояния не только технически возможна, но и может быть экономически оправдана благодаря высокой эффективности фотоэлементов из-за большой плотности падающего излучения (до 10 киловатт на квадратный сантиметр).
Конечно, до практического применения технологии далеко. Но сама идея очень интересная и перспективная.
