Одно из известных «проблемных» свойств солнечных электростанций — неспособность вырабатывать электричество в темное время суток.
Исследователи из Калифорнийского университета в Дэвисе опубликовали статью в журнале Американского химического общества ACS Photonics, в которой говорится, что «ночные фотоэлектрические элементы» (или «анти-солнечные элементы») могут генерировать электричество ночью.
В документе утверждается, что такое устройство может выдавать до 50 ватт на квадратный метр и вырабатывать ночью около четверти электроэнергии, которую обычная солнечная панель вырабатывает в течение дня.
Ученые рассмотрели «альтернативную фотоэлектрическую концепцию», где земля служит источником тепла, а ночное небо теплоотводом, в результате чего получается «ночная фотоэлектрическая ячейка», в которой используются терморадиационные (термоизлучающие) фотоэлектрические элементы и наработки из прогрессирующей области радиационного охлаждения.
Джереми Мандей, автор статьи и профессор кафедры электротехники и вычислительной техники в Калифорнийском университете в Дэвисе, поясняет:
«У вас есть тепловая энергия, идущая от Солнца к Земле, и обычный солнечный элемент улавливает эту энергию, когда она передается от Солнца на Землю, поэтому в основном вам нужны эти два разных температурных тела и какой-то способ преобразования этой энергии.
То, что делает ночное устройство, — это нечто подобное. Тоже есть два тела — тёплое и холодное, но теперь относительно горячее тело — это Земля, а космос — холодное. Тепло течет от Земли в космос, устройство отбирает его и преобразует в энергию».
Ученые рассматривают так называемые терморадиационные элементы для выработки электроэнергии, в отличие от фотоэлектрических элементов, используемых в привычных солнечных панелях. Обычные солнечные элементы, как правило, изготавливаются из кремния, который хорошо улавливает свет, находящийся в видимом спектре. Новое устройство должно быть сделано из чего-то, что может захватывать свет с очень длинной длиной волны. Учёные в настоящее время подбирают сплавы ртути, которые были бы хороши для этого. «Вы должны использовать разные материалы, но физика одна и та же», — говорит автор.
Самое интересное, что устройство будет работать и днем, если принять меры, чтобы либо заблокировать прямой солнечный свет, либо направить его в сторону от солнца. Поскольку новый тип солнечных элементов потенциально может работать круглосуточно, это может открыть принципиально новые возможности для развития солнечной энергетики.
Впрочем, пока это всё теория. Мандей и его команда в настоящее время работают над созданием прототипов, чтобы оценить, насколько хорошо они могут заставить эту концепцию работать на практике.
Ранее мы публиковали материал о работе солнечных электростанций в ночное время. Однако в нём речь шла совсем о другом, не о выработке электроэнергии, а об оказании фотоэлектрическим станциями системных услуг в темное время суток.
