Egy új fény tölcsér képes bármilyen irányból elnyelni a fényt

Egy új fénytölcsért fejlesztettek ki, ami képes bármely irányból érkező fényt egy kis felületre koncentrálni – így felhasználható lehet például egy nagy teljesítményű napelem építéséhez. Azzal, hogy több különböző hullámhosszú fény elvezetésére képes tölcsért helyeznek egymásra, a csapat szerint elérhetővé válhat a teljes fényspektrum jó hatásfokkal történő elektromossággá alakítása.

Habár már most is léteznek olyan eszközök, melyekkel lehetséges koncentrálni a napenergiát, azonban ezeknek vannak bizonyos korlátai. Például árnyékos helyen nem működnek, ezért egy nap-követő rendszerre is szükség van, hogy mindig a megfelelő irányba álljanak.

Azonban most kiderült, hogy nem lehetetlen olyan berendezést létrehozni, ami nincs kitéve ezeknek a korlátoknak. Az fotoszintézist használó élő szervezeteknél a fotonokat elnyelő pigmentek véletlenszerűen orientálódnak és így képesek a közvetett fény elnyelésére is. Ennek a folyamatnak a lépései közel 100%-os hatásfokúak.

Az új tanulmányban a kutatók ezeket a természetes tölcsér mintákat vették alapul egy új fénygyűjtő rendszer megtervezéséhez. Az eszköz hatalmas mennyiségű véletlenszerűen irányzott “donor” pigmentből áll, amelyek képesek bármely irányból érkező fény elnyelésére és annak a sokkal kisebb számú “fogadó” molekulához történő eljuttatásra. Ezek a fogadó molekulák már mind egy irányba néznek, hogy képesek legyenek a fényt egy fotokonverzió eszközre irányítani. Ezzel a rendszerrel a korábbi berendezések belső vesztesége 10% alá csökkenthető.

“Azzal, hogy minimalizáljuk a korábbi fény koncentrátorok belső veszteséget okozó mechanizmusait, úgy gondolom egy olyan koncepcióra és megfizethető megvalósításra bukkantunk, ami a precíz nagy teljesítményű fotovoltaikus rendszerek szélesebb körű elterjedéséhez vezethet,” mondta Peter Jomo Walla, a kutatás vezetője a német Braunschweig  Egyetemről.

A tesztek során a kutatóknak sikerült megmutatnia, hogy az új napfény koncentrátor képes elnyelni a beeső fény 99%-át – a minimális veszteség az újra elnyelésnek és a visszaverődésnek köszönhető. Ezen felül az eredmények alapján az eszköznek a fény eltérítési kvantum hatásfoka 80%, ami csapat szerint a legfontosabb paraméter, mivel az a fotonok hullámhosszától függ.

A kutatók úgy gondolják, hogy a jövőben a berendezéseket egymásra lehet majd rétegezni, és a különböző rétegek különböző hullámhosszúságú fény elnyelésére lesznek majd képesek. Amíg az eszközhöz szükséges nyersanyagok relatíve olcsók, ezért ez a rétegzett eszköz egy olcsó, hatékony módszert jelenthet a napenergia begyűjtésere.

A kutatók által jelenleg használt prototípus még csak a kék fény elnyelésére képes és a stabilitása még nem megfelelő a széleskörű használatra, azonban a kutatócsapat csapat jó esélyt lát arra, hogy a fényspektrum további részeit elnyelő pigmenteket is kifejlesszenek és a rétegelt elrendezés valószínűleg a stabilitás kérdésére is megoldást jelenthet.

Forrás: nature.com

Szerkesztő: arsratio

Oszd meg

Hozzászólás küldése

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöljük.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.