Соларни панели већ су неко време присутни, али материјали од којих су направљени чине их неспособнима да претворе више од четвртине сунчеве енергије у употребљиву електричну енергију. Према прорачунима МИТ-а, просечној кући у сунчаној Аризони још увек је потребно око 574 квадратна метра соларних панела (под претпоставком да је око 15 процената ефикасности) да би задовољило своје дневне енергетске потребе. У хладном и сивом зимском Вермонту, истој кући требало би 861 квадратни метар. То је пуно облога.
Зато истраживачи МИТ-а експериментишу са потпуно новим процесом претварања сунчеве светлости - оним који користе екстремно високе температуре за повећање ефикасности. Ако ради у великој мери, могли бисмо у наредним годинама видети ефикасније соларне панеле, што потенцијално мења игру за соларну енергију.
„Својим истраживањем покушавамо да се позабавимо фундаменталним ограничењима претворбе фотонапонске енергије“, каже Давид Биерман, један од истраживача који воде пројекат.
Технологија претвара сунчеву светлост у топлоту, а затим топлоту претвара у светлост. У поступку се користи својеврсни концентратор светлости зван „апсорбер-емитер“, са апсорбирајућим слојем чврстих црних наноцевки од угљеника који сунчеву светлост претварају у топлоту. Када температуре достигну 1.000 степени Целзијуса или нешто слично (вруће као лава из многих вулкана, само да бих вам дао идеју), емитовајући слој, направљен од фотонског кристала, враћа енергију назад као врсту светлости коју соларна ћелија може да користи.
Оптички филтер одбија све светлосне честице које се не могу користити, процес зван „рециклирање фотона“. То драматично повећава ефикасност, чинећи ћелије двоструко ефикаснијим од тренутних стандарда.
Подесно, технологија је названа "топлим соларним ћелијама". Ове ћелије су недавно назване једном од МИТ Тецхнологи Ревиев -а "10 пробојних технологија 2017.". Уредници у публикацији састављају ову листу годишње од 2002. године. Ове године, технологије, од имплантата мозга до самовозећих камиона до камера способних за снимање селфија у 360 степени, „утицаће на економију и нашу политику, побољшаће медицину или утицати на нашу културу“, према МИТ Тецхнологи Ревиев . „Неки се сада одвијају, другима ће требати деценију или више да се развију“, кажу уредници. "Али о свима њима би требало да знате одмах."
Наноцјевчице од црног угљеника чине слој апсорбер-одашиљача на плочи. (МИТ) Технологија је супериорна стандардним соларним ћелијама на врло основном нивоу. Полупроводнички материјал стандардних ћелија, који је скоро увек силицијум, у правилу хвата светлост од љубичастог до црвеног спектра. То значи да се губи остатак спектра сунчеве светлости. Због овог основног проблема, соларне ћелије могу претворити само око трећине енергије сунчеве светлости у електричну енергију. Та горња граница, максимална теоријска ефикасност соларне ћелије, назива се Схоцклеи-Куеиссер граница. Соларни панели направљени за кућну употребу обично претварају далеко мање од Схоцклеи-Куеиссер границе, јер су најефикаснији материјали и даље изузетно скупи. Али са врућим соларним ћелијама, та граница, која постоји већ више од 50 година, могла би бити историја.
У овом тренутку, истраживачи имају само прототип. Прошла би деценија или више прије него што ове вруће соларне ћелије видимо на тржишту. Тренутно су материјали толико скупи да би било тешко претворити ћелије у панеле величине потребне за комерцијалну употребу.
"Требат ћемо ријешити читав низ питања која се односе на скалирање уређаја како би се заправо генерирала моћ која је корисна рјешења за људе и њихове проблеме", каже Биерман.
Биерман и његове колеге на пројекту, Андреј Ленерт, Иван Целановић, Марин Сољачић, Валкер Цхан и Евелин Н. Ванг, оптимистични су да могу превазићи ове границе. Они се такође надају да ће смислити како да сачувају додатну топлоту за каснију употребу. То би могло значити чисту енергију у најлуђим зимским данима. Чак иу Вермонту.
