Прорыв в солнечной энергетике: созданы батареи с КПД до 60%, не боящиеся нагрева
Инженеры Стэнфордского университета разработали технологию производства электроэнергии, позволяющую одновременно использовать солнечные свет и тепло. Это вдвое увеличит эффективность солнечной энергетики и сделает ее достаточно дешевой для конкуренции с нефтью.
Процесс, названый "расширенной фотонной термоэлектронной эмиссией" или PETE, может сделать Солнце основным источником электроэнергии для промышленности.
В отличие от обычных фотоэлектрических солнечных батарей, эффективность которых снижается при повышении температуры, новая технология, наоборот, обеспечивает максимальную отдачу при нагревании солнечными лучами и производит энергии в три раза больше. КПД технологии PETE может достигать 60%, в то время как доступные сегодня солнечные батареи имеют КПД всего 13-22%.
PETE-батареи используют и солнечный свет и тепло
Доцент кафедры материаловедения и инженерии Ник Мелош (Nick Melosh), который возглавляет исследовательскую группу, объявил свою разработку настоящим прорывом в создании дешевой технологии производства экологически чистой энергии.
Команда Мелоша покрыла часть полупроводникового материала тонким слоем металлического цезия, в результате чего материал стал способен использовать для выработки электроэнергии и свет, и тепло. Особенность новой солнечной батареи в том, что, чем выше температура, тем больше производится электричества. Это очень полезное свойство, когда речь идет, например, о космических аппаратах, которые питаются солнечной энергией - их поверхность может нагреваться до сотен градусов. Большинство кремниевых солнечных батарей перестают работать уже при 100°C, PETE не утрачивает максимальной эффективности и при температуре более 200°C.
Лучше всего PETE-батареи будут работать с параболическими концентраторами, температура панели которых может подниматься до 800°C. Такие концентраторы используются на больших солнечных электростанциях, например, в пустыне Мохаве в Южной Калифорнии. Это делает внедрение новой технологии еще более дешевой.
Поскольку запасы цезия на планете оцениваются всего в 180 тыс. тонн, 70% которых находится в Канаде, исследователи продолжают эксперименты и с другими материалами, в частности, с нитридом галлия. Это химическое соединение галлия с азотом. Галлий является побочным продуктом переработки бокситовых руд и похож по свойствам на алюминий, а азот – один из самых распространенных в природе элементов. Эффективность PETE-батареи с нитридом галлия была значительно ниже, но этот материал также выдерживает очень высокие температуры. Главное – работа PETE-технологии с различными материалами доказана, осталось подобрать наиболее подходящие по стоимости и эффективности.
Еще одно преимущество технологии в том, что полупроводникового материала для создания батарей нужно очень мало: они представляют собой 15-сантиметровые пластины. Надо отметить, что именно стоимость материалов является одним из сдерживающих факторов в развитии солнечной энергетики. Новая технология позволит сократить объем капитальных вложений, необходимых для создания солнечных электростанций.
Процесс, названый "расширенной фотонной термоэлектронной эмиссией" или PETE, может сделать Солнце основным источником электроэнергии для промышленности.
В отличие от обычных фотоэлектрических солнечных батарей, эффективность которых снижается при повышении температуры, новая технология, наоборот, обеспечивает максимальную отдачу при нагревании солнечными лучами и производит энергии в три раза больше. КПД технологии PETE может достигать 60%, в то время как доступные сегодня солнечные батареи имеют КПД всего 13-22%.
PETE-батареи используют и солнечный свет и тепло
Доцент кафедры материаловедения и инженерии Ник Мелош (Nick Melosh), который возглавляет исследовательскую группу, объявил свою разработку настоящим прорывом в создании дешевой технологии производства экологически чистой энергии.
Команда Мелоша покрыла часть полупроводникового материала тонким слоем металлического цезия, в результате чего материал стал способен использовать для выработки электроэнергии и свет, и тепло. Особенность новой солнечной батареи в том, что, чем выше температура, тем больше производится электричества. Это очень полезное свойство, когда речь идет, например, о космических аппаратах, которые питаются солнечной энергией - их поверхность может нагреваться до сотен градусов. Большинство кремниевых солнечных батарей перестают работать уже при 100°C, PETE не утрачивает максимальной эффективности и при температуре более 200°C.
Лучше всего PETE-батареи будут работать с параболическими концентраторами, температура панели которых может подниматься до 800°C. Такие концентраторы используются на больших солнечных электростанциях, например, в пустыне Мохаве в Южной Калифорнии. Это делает внедрение новой технологии еще более дешевой.
Поскольку запасы цезия на планете оцениваются всего в 180 тыс. тонн, 70% которых находится в Канаде, исследователи продолжают эксперименты и с другими материалами, в частности, с нитридом галлия. Это химическое соединение галлия с азотом. Галлий является побочным продуктом переработки бокситовых руд и похож по свойствам на алюминий, а азот – один из самых распространенных в природе элементов. Эффективность PETE-батареи с нитридом галлия была значительно ниже, но этот материал также выдерживает очень высокие температуры. Главное – работа PETE-технологии с различными материалами доказана, осталось подобрать наиболее подходящие по стоимости и эффективности.
Еще одно преимущество технологии в том, что полупроводникового материала для создания батарей нужно очень мало: они представляют собой 15-сантиметровые пластины. Надо отметить, что именно стоимость материалов является одним из сдерживающих факторов в развитии солнечной энергетики. Новая технология позволит сократить объем капитальных вложений, необходимых для создания солнечных электростанций.
Ещё новости по теме:
18:20