Известно ученым и технологам, что эффективность фотоэлектрических солнечных элементов снижается с повышением температуры. Команда исследователей из Барселоны и Мадрида разработала новый материал (с самосборными микросферами кремнезема), который способен охлаждать другой, излучая инфракрасное излучение, без какого-либо потребления энергии или выбросов газов. Материал может использоваться на устройствах, где повышение температуры снижает производительность, например, солнечные панели или компьютерные системы. Микросферы могут удалить половину тепла, накопленного на типичной солнечной панели в ясный день, что было бы достаточно, чтобы увеличить относительную эффективность солнечных батарей на 8%.
Члены Группы Наноструктур Института нанотехнологий (ICN2), возглавляемой профессором Каталонского института исследований Avançats (Icrea) Кливия Сотомайор Торрес, в сотрудничестве с Группой фотонных кристаллов Института материаловедения Мадрида (ICMM-CSIC) описали «новый двумерный материал, способный отводить тепло, охлаждать поверхность, на которой он размещен, без какого-либо потребления энергии или выбросов газов любого рода». На материал вдохновил эффективный механизм регулирования температуры Земли, называемый радиационным охлаждением: хотя Земля нагревается Солнцем, она также излучает инфракрасное излучение в космическое пространство, поскольку этот тип излучения не захвачен атмосферой.
Песчинки пустынь являются одними из главных ответственных за это явление, которое поддерживает стабильную среднюю температуру нашей планеты. Таким образом, предлагаемый материал опирается на тот же принцип. Исследователи показали, что он способен охлаждать до 14ºC кремниевую пластину под прямым солнечным светом, в то время как обычное стекло только понижает температуру 5ºC.
Материал состоит из самосборной матрицы кварцевых сфер диаметром 8 мкм, таких как песчинки в миллион раз меньше по объему. Этот слой ведет себя практически как идеальный инфракрасный излучатель, обеспечивая мощность радиационного охлаждения до 350 Вт / м2 для горячей поверхности, такой как солнечная панель.
«Помещая данные в контекст, — сообщает SINC, — это может устранить половину тепла, накопленного на типичной солнечной панели, в ясный день, чего было бы достаточно, чтобы увеличить относительную эффективность солнечных батарей на 8%».
Учитывая глобальное производство солнечной энергии, это повышение эффективности представляет собой достаточное количество энергии для питания города Париж в течение целого года.
Исследователи показали потенциал радиационного охлаждения самосборных кристаллов, доказывая, что для достижения оптимальной производительности необходим один слой микросфер. Новый материал в шесть раз тоньше, чем текущие радиационные охлаждающие материалы, и предотвращает использование пластмасс.
