Янги қуёш батареяси физика қонунларини бузди

Массачусетс технологик институти муҳандислари ўз энергия самарадорлигини ошириб иссиқликни ёруғликка айлантира олувчи қуёш батареясини яратишди. Бу билан фотоэлементларнинг ишлаш қобилиятини чекловчи чегарани назарий жиҳатдан енгиб ўтишга муваффақ бўлинди. Ушбу тадқиқот Nature Energy журналида чоп этилди.

1961 йилда физиклар Уильям Шокли ва Ганс Квиссер бир қатламли кремний фотоэлементларидан таркиб топган қуёш батареяларининг ёруғликни электр энергиясига айлантирганда самарадорлигининг мутлақ назарий чегараси мавжуд эканлигини исботлашган. Бу самарадорлик 32 фоизни ташкил қилади. Бироқ охирги вақтларда олимлар бу чегарани енгиб ўтишнинг турли имкониятларини кўриб чиқмоқдалар. Муҳандислар янги ишда бу мақсадда қуёш термофотовольтаикасини ишлатишни таклиф қилишган.

Термофотовольтаиканинг маъноси оддий фотоэлементларнинг юқори технологик материаллар билан бирлаштиришдан иборат. Иссиқлик кўринишидаги яроқсиз қуёш энергиясини тарқатиб юбориш ўрнига, оралиқ компонент барча мумкин бўлган энергияни ёруғлик тарқатишга етарли бўладиган ҳароратгача қизимагунча ютади. Турли материалларни синаб, қурилма фақатгина қуёш батареялари ушлай олиши мумкин бўлган электр магнит тўлқинларнигина чиқара олишига эришиш мумкин. 

Қурилмада қизиганда ёруғликнинг маълум узунликдаги тўлқинларини нурлантира олишга қодир бўлган нанофотон кристаллар ишлатилган. Бу ҳолда кристаллар вертикал йўналган углерод нанотрубкалари билан бирлашган ва Цельсий бўйича минг градусгача ишлашга қодир. Нанотрубкалар бутун мумкин бўлган қуёш нурини иссиқликка айлантириб уни мукаммал ютувчи ҳисобланади, кристаллар иссиқликни нурга айлантиради.

Тизимда қуёш нурини юқори ҳароратни ушлаб туриш учун жамловчи линза ёки ойналардан фойдаланиш мумкин. Махсус оптик фильтр барча мумкин бўлган ёруғлик тўлқини узунликларини фотоэлементларга ўтказади ва барча номақбул ёруғликни қайтаради. Қайтарилган тўлқинлар сўнгра такроран ютилади ҳамда фотон кристалл ҳароратини ушлаб туради.

Олимлар жамоаси термофотовольтаика компонентларига эга фотоэлектрик элемент ишлаш қобилиятини тик қуёш нурлари остида ва тарқоқ ёруғликда синовдан ўтказдилар. Олинган натижалар башорат қилинганларга мос келган.