Подсолнечник подсказал способ улучшения солнечных батарей

Профессор электротехники и компьютерных технологий Хонгруй Джанг (Hongrui Jiang) из Университета Висконсина (UW-Madison) нашел способ имитировать пассивный гелиотропизм цветов подсолнечников в следующем поколении систем сбора солнечной энергии.

В отличие от активных солнечных батарей, отслеживающих положение солнца при помощи GPS и передвигающих панели моторами, концепция ученого предполагает использовать для переориентации фотоэлементов свойства комплекса уникальных материалов.

Его конструкция, описанная в первом августовском издании Advanced Functional Materials, а также в журнале Nature, содержит комбинацию жидкокристаллического эластомера с углеродными нанотрубками. Первый в присутствии тепла испытывает фазовый переход и сжимается, а вторые могут поглощать солнечный свет в широком диапазоне значений длины волны.

Лучи солнца, отражаясь от зеркала, расположенного за солнечной панелью фокусируются на одном из многих актуаторов, изготовленных из указанного композита, вызывая его сжатие. В результате вся конструкция наклоняется в направлении самого интенсивного света. По мере движения светила по небу лучи нагревают все новые актуаторы, тогда как прежние, охлаждаясь, принимают первоначальную форму. Таким образом, осуществляется сопровождение солнца в 180-градусном секторе его суточного движения по небу.

В испытаниях, проведенных Джангом, новая конструкция позволяла увеличить эффективность солнечных панелей на 10%, что представляет огромный прогресс, если сравнивать с улучшением кпд материала самих панелей — как правило, оно не превышает единичных процентов. При этом пассивная система не нуждается в моторах и не потребляет электроэнергию.

Используемые в конструкции материалы стали доступными только в последние несколько лет. Ученые продолжают искать пути их адаптации для крупных солнечных панелей, для которых выигрыш от управления ориентацией будет наиболее ощутим.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365