Новая пленка из "супраболлов" улавливает почти весь спектр солнечного света

Учёные нашли способ значительно увеличить эффективность солнечных установок, создав покрытие, которое способно захватывать до 90 % энергии солнечного спектра, что намного больше, чем современные технологии.

Почему это важно

Солнечное излучение содержит огромную энергию: каждую секунду на поверхность Земли поступает порядка 89 000 тераватт. Однако существующие методы её преобразования используют лишь часть этого потенциала.

Фотоэлектрические (PV) элементы эффективно работают в видимом диапазоне и частично в ближнем инфракрасном, но большая доля энергии остаётся неиспользованной. Системы концентрированной солнечной энергии берут более широкий спектр, но требуют сложной инфраструктуры и всё ещё не обеспечивают идеального захвата света. Солнечные термические коллекторы неплохо поглощают видимый и инфракрасный свет, но ограничены свойствами поверхностных покрытий.

Что такое "супраболлы"

Исследователи из KU-KIST Graduate School of Converging Science and Technology в Сеуле разработали новый материал - плазмонные коллоидные супраболлы. Это микроскопические сферические структуры, которые самостоятельно собираются из золотых наночастиц в растворе.

Процесс изготовления довольно прост: наночастицы золота образуют компактные сферические агрегаты, которые затем наносятся в виде плотной текстурированной плёнки на керамическую поверхность термоэлектрического генератора.

Как они работают

Эти супраболлы работают по принципу локализованных поверхностных плазмонов в сочетании с резонансами миге, что позволяет захватывать фотоны в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном диапазонах практически всего солнечного спектра.

В обычных покрытиях из одиночных золотых наночастиц свет поглощается лишь в узкой части спектра. Но когда частицы агрегируются в супраболлы, они усиливают взаимодействие с широким диапазоном длин волн, превращая свет в тепло очень эффективно.

Результаты экспериментов

Испытания с LED-солнечным симулятором показали, что термоэлектрический генератор, покрытый супрабаллами, поглощает около 89 % падающего солнечного света, тогда как обычное покрытие из отдельных наночастиц достигает только около 45 %.

Более того, это улучшенное поглощение позволило увеличить выход электрической энергии примерно в 2,4 раза по сравнению с традиционными покрытиями.

Где это можно применить

Технология нацелена прежде всего на солнечные термоэлектрические генераторы, солнечные тепловые коллекторы, системы пассивного обогрева и гибридные установки, где часть спектра преобразуется в электричество, а остальное в тепло.

Учёные считают, что такое покрытие может существенно снизить порог входа для высокоэффективных солнечных систем в реальных приложениях.

Источник: New Atlas

Похожие статьи

Рекомендательные технологии Подробнее
Технологии и IT-новости 3 месяца назад

Claude Opus 4.7

Anthropic выпустила Claude Opus 4.7 с улучшениями в программировании, анализе изображений и генерации контента. Модель сочетает повышенную производительность с дополнительными ограничениями безопасности.

Технологии и IT-новости 7 месяцев назад

Как вычисления со скоростью света могут заменить графические процессоры

Учёные показали, как тензорные операции для ИИ можно выполнять с помощью света за один проход через оптическую систему. Такой подход обещает вычисления со скоростью света, минимальное энергопотребление и новый класс ускорителей для нейросетей.

Технологии и IT-новости 3 месяца назад

Баг macOS блокирует новые сетевые соединения после 49 дней работы

В macOS найден баг, из-за которого сеть перестает работать после 49 дней аптайма. Причина переполнение 32-битного счетчика в TCP/IP-стеке. Решение пока одно - перезагрузка.