Stejně jako je v lidské snaze přejít na obnovitelnou energii moderní technologie solárních panelů, takové panely nemohou v noci vyrábět elektřinu.
Nový výzkum nyní naznačuje, že by bylo možné navrhnout panely, které mohou fungovat nepřetržitě.
Za optimálních podmínek v noci mohou tyto speciálně konstruované fotovoltaické články podle výzkumu generovat až čtvrtinu energie, kterou generují během dne.
K dosažení tohoto cíle jsou zapotřebí prvky tepelného záření – zařízení, která generují energii radiačním chlazením, když infračervené nebo tepelné záření opouští prvek a produkuje malé množství energie v procesu.
Prvky tepelného záření se již testují v oblastech, jako je výroba a strojírenství, kde se používají k přeměně odpadního tepla, jako jsou vysoké teploty generované motory.
V případě solárního panelu v noci je použití těchto článků způsob, jak tento proces využít.
„Mysleli jsme si, že když vezmeme jedno z těchto zařízení, dáme ho na teplé místo a namíříme ho nahoru k nebi,“ říká elektrotechnik a počítačový vědec Jeremy Munday z Kalifornské univerzity v Davisu.
K dosažení tohoto efektu pomocí infračerveného záření potřebujeme různé typy materiálů pro konvenční solární panely, které mají tendenci se zaměřovat na viditelné světlo.
Dalším krokem je zjistit, jaká kombinace materiálů a elektroniky může vytvořit efektivní panel, který může využívat noční oblohu a její okolí jako zářič.
“Typický solární článek generuje energii absorpcí slunečního záření, které způsobuje, že se na zařízení objeví napětí a proud,” říká Munday. „V těchto nových zařízeních je vyzařováno světlo a proud a napětí jdou opačným směrem, ale vy stále generujete energii.“
„Musíte použít různé materiály, ale fyzika je stejná.“
Podle výpočtů vědců mohou solární panely za ideálních podmínek produkovat až 50 wattů elektřiny na metr čtvereční.
Toto je myšlenka, kterou zkoumá několik výzkumných skupin. V loňském roce jsme viděli experimentální systém vytvořený vědci na Stanfordské univerzitě, který také používal tepelnou nerovnováhu mezi noční oblohou a Zemí k výrobě elektřiny z infračerveného záření.
I když je ještě dlouhá cesta, jak tuto technologii správně škálovat a aplikovat v praxi, Mandei a jeho kolegové v současné době vyvíjejí prototypy, ale je to potenciálně relativně levný a levný způsob, jak udržet solární panely v provozu 24 hodin denně.
„Hluboký vesmír nabízí zajímavý nízkoteplotní chladič schopný poskytovat energii ve dne i v noci prostřednictvím inteligentního využití fotoniky, optiky a vědy o materiálech,“ uzavírají vědci ve svém příspěvku.
Studie byla publikována v ACS Photonics.
