Джерело: cosmosmagazine.com
Різні етапи виготовлення градуйованого індексу скляної піраміди: при оптичному контакті з сонячною батареєю піраміда на заключному кроці (правий нижній кут) поглинає і концентрує більшу частину падаючого світла і здається темною. Кредит: Ніна Вайдя
Сонячні панелі відіграватимуть важливу роль у майбутньому сталому виробництві енергії, але вони найкраще працюють, коли сонячне світло потрапляє безпосередньо на них. Це може бути проблемою, коли сонячне світло розсіяне хмарним покривом або коли сонце проходить вище протягом дня.
Багато сонячні масиви активно обертаються в бік Сонця, щоб захопити якомога більше енергії. Це робить їх дорожчими та складнішими у будівництві та обслуговуванні, ніж ті, які залишаються нерухомими.
Але рухаєтьсясонячні панеліможе і не знадобитися в майбутньому, тому що інженерний дослідник сконструював пристрій, який може вловлювати 90% світла, що падає на нього – незалежно від його кута або частоти – і концентрувати його, щоб він був втричі яскравішим.
Удослідженнябула опублікована в microsystems &nanoengineering.
"Це повністю пасивна система - їй не потрібна енергія, щоб відстежувати джерело або мати будь-які рухомі частини", - говорить перша авторка доктор Ніна Вайдья, яка завершила дослідження в якості докторантури в Standford University, США, а зараз є доцентом кафедри астронавтики і інженерії космічних кораблів в Університеті Саутгемптона, Великобританія.
"Без оптичного фокусування, який переміщує позиції або потребу в системах відстеження, концентрація світла стає набагато простішою".
AGILE – об'єктив індексу з оцінкою axially grade
Пристрій називається AGILE, що розшифровується як аксіально градуйована індексна лінза, і виглядає він як перевернута скляна піраміда з відрізаною точкою.
Це працює трохи схоже на те, яклу́паможе фокусувати сонячне світло в меншу, більш яскраву точку в сонячний день. Але фокусна точка лупи рухається так само, як це робить сонце, що не корисно, коли ви хочете зосередити сонячне світло на певній ділянці фотоелектричної клітини протягом усього дня.
За допомогою AGILE світло потрапляє в широкий квадратний верх з усіх кутів і спрямовується вниз, щоб сконцентруватися в тому ж положенні внизу , створюючи більш яскраву пляму у вузькій основі, яка сидить поверх фотоелектричної комірки.
«Ми хотіли створити щось, що приймає світло і концентрує його на одному і тому ж положенні, навіть коли джерело змінює напрямок», – пояснює Вайдя. "Ми не хочемо, щоб нам доводилося продовжувати рухати наш детектор або сонячний елемент, або переміщати систему обличчям до джерела.
Старший автор Олав Сольгаард, професор електротехніки в Стенфорді і докторант Вайдьї, говорить: «Ідеальний AGILE має, на самому фронті, такий же показник заломлення, як і повітря, і він поступово стає вище – світло згинається в ідеально плавній кривій.
- Але в практичній ситуації у вас не буде такого ідеального AGILE ».
Натомість прототип AGILE виготовлений з так званого градуйованого індексного матеріалу, який складається з різних шарів стекол і полімерів, які згинають світло в різному ступені. Ці шари змінюють напрямок світла, що надходить, кроками, поки воно не надходить майже вертикально до виходу.
Прийняття AGILE від теорії до реальності
Однією з найбільших проблем у створенні прототипу AGILE було знайти та створити правильні комерційно доступні матеріали, які могли б пропускати широкий спектр світла, дозволяти йому проходити та все частіше згинати його до виходу – і все це, будучи сумісними один з одним.
Наприклад, якби одне скло розширювалося у відповідь на тепло з іншою швидкістю, ніж інше, все пристрій міг тріснути. Матеріали також повинні були бути досить міцними, щоб бути обробленими у формі і залишатися міцними.
Сторони прототипів також дзеркальні, щоб відскочити будь-яким світлом, що йде в неправильному напрямку назад до основи.
Ці пристрої AGILE можуть бути встановлені в шар поверхсонячні елементи, замінивши існуючу інкапсуляцію, яка захищає сонячні масиви, і навіть створить більше простору для охолодження і схемотехніки для роботи між звужуються пірамідами окремих пристроїв.
«Щоб мати можливість використовувати ці нові матеріали, ці нові методи виготовлення та ця нова концепція AGILE для створення кращих сонячних концентраторів були дуже корисними», – підсумовує Вайдья.
«Багата та доступна чиста енергія є життєво важливою частиною вирішення нагальних проблем клімату та сталого розвитку, і нам потрібно каталізувати інженерні рішення, щоб зробити це реальністю».
