Группа из Университета Нового Южного Уэльса (UNSW) продемонстрировала измеримую выработку электроэнергии с помощью «инверсии обычного солнечного элемента». Он может производить около одной десятой мощности солнечной панели в ночное время.
Солнечные панели, как мы все знаем, поглощают энергию солнечного света и преобразуют ее в электричество. Они используют два по-разному обработанных кремниевых полупроводниковых слоя в так называемом PN-переходе. Слой N легирован дополнительными примесями-«донорами» электронов, слой P легирован «акцепторными» примесями — пространствами, в которые могут поместиться электроны, а посередине находится «область обеднения», где эти электроны и электроноакцепторные дырки более или менее устраняют друг друга, создавая барьер, который не позволяет всем электронам N-стороны диффундировать прямо на P-сторону.
Когда солнечный свет падает на ячейку, тепловая энергия входящих фотонов поглощается кремнием, и если электрон в обедненной области получает достаточно энергии, чтобы перепрыгнуть запрещенную зону между двумя сторонами, он может выскочить из своей дыры и ускориться к стороне N, увеличивая потенциал напряжения между двумя сторонами. Соединив две стороны вместе во внешней цепи, вы можете направить электроны обратно на сторону P и совершить электрическую работу.
Все это означает, что тепловая энергия фотонов запускает процесс. Но это не просто односторонний процесс. Когда наша планета вращается, солнечное излучение нагревает Землю в дневное время, но Земля снова высвобождает эту энергию в виде инфракрасного света в ночное время. И именно над этим потоком инфракрасных фотонов в более холодный воздух работает группа исследователей UNSW.
Устройство исследовательской группы называется терморадиационным диодом, и оно в основном работает как обратный солнечный элемент, принимая тепловую энергию, излучаемую вверх от Земли (или любого другого источника тепла) в более холодную область, и направляя поток энергии через эту область. перепад температуры в электрический потенциал. Он построен с использованием некоторых из тех же материалов, которые используются в инфракрасных очках ночного видения.
Следует отметить, что на данном этапе это не большая мощность. При перепаде температур всего в 12,5 °C команде удалось измерить пиковую терморадиационную плотность электрической мощности в 2,26 мВт на квадратный метр с расчетной эффективностью излучения в 1,8 процента.
«Демонстрация терморадиационного диода имеет относительно очень низкую мощность, — сказал профессор Экинс-Даукс. — Одной из проблем было его обнаружение. Но теория говорит, что эта технология может в конечном итоге производить около 1/10 мощности солнечного элемента».
