Создано новое поколение солнечных панелей, способных производить электричество даже ночью.

В лаборатории Айдахо, принадлежащей Министерству энергетики США, создали наноразмерные светочувствительные фотоприемники, способные собирать инфракрасное излучение и преобразовывать его в электричество.

Как известно, почти половина доступной солнечной энергии находится в инфракрасном диапазоне и излучается поверхностью Земли после захода Солнца. Таким образом, солнечные панели, собирающие ИК-излучение, не прекратят выработку энергии и ночью.

Лабораторные испытания уже показали, что при идеальных условиях новый тип фотоприемника может собрать 84% входящих фотонов. Изобретатели рассчитывают, что промышленная система будет иметь КПД 46% (современные коммерческие кремниевые панели остановились примерно на 25%). Более того, для кремниевых солнечных панелей требуются практически идеальные условия, например, если солнце находится в неправильном положении, свет не поглощается, а отражается от панелей, что требует сложных и дорогих систем автоматической ориентации на Солнце. Новый тип панелей лишен этого недостатка и собирает свет под различными углами. Если удастся наладить дешевое производство таких фотоприемников, то лицо современной энергетики полностью изменится – уверены разработчики новой технологии.

В отличие от фотоэлектрических элементов, которые для освобождения электронов используют фотоны, новые фотоприемники резонируют при облучении световыми волнами и генерируют переменный ток. Для изготовления панели, способной вырабатывать энергию как из видимого, так и из инфракрасного излучения, ученые предлагают создать массив из нескольких слоев фотоприемников, настроенных на различные оптические частоты.

До недавнего времени на пути создания подобных панелей стояли две серьезные технические проблемы. Прежде всего, длина антенны-фотоприемника должна быть близка к длине собираемой волны, что в случае солнечного света составляет очень малую величину - от миллиметров до нескольких сотен нанометров. Кроме того, образующийся переменный ток имеет слишком высокую частоту и требует преобразования в постоянный, однако кремниевые диоды не работают на таких высоких частотах.

Но оба этих технических барьера в настоящее время преодолены. Ранее в этом году лаборатория Айдахо усовершенствовала технологию создания массивов из миллиардов антенн-фотоприемников. Сегодня они могут собирать свет в дальнем конце инфракрасного спектра, однако есть возможность изменить процесс и создавать антенны меньшего диаметра - для работы в середине и ближней части инфракрасного спектра.

В свою очередь команда ученых из Университета Колорадо сделала значительный шаг в решении проблемы преобразования тока, создав новые диоды, способные работать с высокими оптическими частотами.

В настоящее время ученые планируют в течение нескольких месяцев объединить свои разработки и, возможно, совершить прорыв в возобновляемой экологически чистой энергетике.