Прорыв в солнечной энергетике: созданы батареи с КПД до 60%, не боящиеся нагрева

CNews.ru

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% (солнечные батареи различных типов).

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.