Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли установили рекорд в области фотоэлектрической эффективности – ученые разработали сверхлегкий фотоэлектрический двигатель, который позволит беспилотникам летать несколько дней подряд без подзарядки.
За последние 15 лет способность устройств преобразовывать тепло в электричество достигла отметки в 23%. Но новаторский подход разработчиков из университета Беркли позволил повысить этот показатель эффективности до 29%. В ближайшем будущем исследователи планируют продвинуться еще дальше и достичь эффективности в 50%.
Такой подход основан на работе 2011 года, в которой было установлено, что ключом к повышению эффективности солнечных элементов является не поглощение большего количества фотонов (света), а их излучение. Добавив зеркало с высокой отражающей способностью на задней панели фотоэлемента, ученые побили рекорды эффективности в то время и продолжали делать это с последующими исследованиями.
Недавно команда ученых сделала еще одно открытие. Оказывается, что зеркало может отражать эти маленькие фотоны для разогрева теплового источника, обеспечивая второй шанс для создания фотона с высокой энергией и генерации электричества. Это явление приводит к беспрецедентной эффективности.
Благодаря этой технологии, ученые создали двигатель на основе термофотоэлектрических компонентов – сверхлегких альтернативных источников питания, которые позволяют получать энергию от преобразования тепла и света.
Такой двигатель позволит дронам и другим беспилотным летательным аппаратам работать непрерывно в течение нескольких дней без дополнительной подзарядки. Кроме этого, разработанная технология также может использоваться для питания зондов в глубоком космосе на протяжении столетий, а в будущем – для обеспечения электричеством домов при помощи генератора размером с обычный конверт.
«Термофотоэлектрические компоненты компактны и чрезвычайно эффективны для широкого спектра применений. Их можно использовать для питания устройств мощность в 100 Вт – таких, как легкие беспилотники. Или же для генерации энергии в 100 мегаватт – например, для обеспечения электричеством 36 000 домов», – Эли Яблонович, профессор электротехники и компьютерных наук (EECS), ведущий автор исследования.
