Termoradijativna solarna ćelija proizvodi energiju noću

Tim istraživača sa Sveučilišta New South Wales (UNSW) demonstrirao je proizvodnju energije iz "obrnute konvencionalne solarne ćelije", koja može proizvesti otprilike jednu desetinu energije kao solarni panel, ali noću.

Solarni paneli, kao što svi znamo, apsorbiraju energiju sunčeve svjetlosti i pretvaraju je u električnu. Za krajnje pojednostavljenje, oni koriste dva različito tretirana silicijska poluvodička sloja u onome što je poznato kao P-N spoj.

Kada sunčeva svjetlost obasjava ćeliju, toplinska energija u dolaznim fotonima apsorbira se u silicij, a ako elektron u području iscrpljivanja primi dovoljno energije da preskoči razmak između dvije strane, može iskočiti iz svoje rupe i ubrzati se preko na N stranu, povećavajući potencijal napona između dvije strane. Povezujući dvije strane zajedno u vanjski krug, možete pokrenuti elektrone natrag na P stranu i obaviti električni rad.

Sve to znači da je toplinska energija u fotonima koji silaze s neba ta koja pokreće proces. Ali ovo nije samo jednosmjeran proces. Dok se naš planet okreće oko sebe, sunčevo zračenje zagrijava Zemlju tijekom dana, ali Zemlja ponovno oslobađa tu energiju kao infracrveno svjetlo noću. To je protok infracrvenih fotona u hladniji zrak, a na tome radi jedna grupa istraživača UNSW-a s ciljem iskorištavanja te energije.

Uređaj istraživačkog tima naziva se termoradijativna dioda i u osnovi radi inverzno od solarne ćelije, prihvaćajući toplinsku energiju koja se zrači prema gore iz Zemlje (ili bilo kojeg drugog izvora topline) u hladnije područje i pretvarajući protok energije kroz to temperaturnu razliku u električni potencijal. Izrađen je od istih materijala koji se koriste u infracrvenim naočalama za noćno gledanje.

Dok je koncept “sakupljača emisione energije” teoretski predložen još 2014. godine, ovaj novi rad, objavljen u časopisu ACS Photonics, po prvi put dokazuje da termoradijativna dioda proizvodi mjerljivu količinu energije.

Treba napomenuti da u ovoj fazi nema puno snage. Uz temperaturnu razliku od samo 12,5 °C, tim je uspio izmjeriti vršnu termoradijativnu gustoću električne energije od 2,26 mW po četvornom metru, s procijenjenom radijacijskom učinkovitošću od 1,8 posto.

"Trenutno, demonstracija koju imamo s termoradijativnom diodom je relativno male snage", rekao je profesor NedEkins-Daukes, jedan od autora studije. "Jedan od izazova je zapravo bilo njeno otkrivanje, ali je moguće da ova tehnologija u konačnici proizvede oko 1/10 snage solarne ćelije."

Tim kaže da je ovo vrlo rani korak, s dugim putem u smislu optimizacije i razvoja. Nada se da će komercijalni svijet uskočiti kako bi financirao i pokrenuo sljedeće faze. "Mislim da bi ovo bila revolucionarna tehnologija, i očekujem da će se industrija uključiti u projekt", rekao je Ekins-Daukes. "Rekao bih da ovdje treba obaviti još oko deset godina sveučilišnog istraživačkog rada, a onda je potrebna industrija da to podigne. Ako industrija vidi da je ovo vrijedna tehnologija za njih, napredak može biti iznimno brz.