Yangi quyosh batareyasi fizika qonunlarini buzdi

Massachusets texnologik instituti muhandislari o‘z energiya samaradorligini oshirib issiqlikni yorug‘likka aylantira oluvchi quyosh batareyasini yaratishdi. Bu bilan fotoelementlarning ishlash qobiliyatini cheklovchi chegarani nazariy jihatdan yengib o‘tishga muvaffaq bo‘lindi. Ushbu tadqiqot Nature Energy jurnalida chop etildi.

1961 yilda fiziklar Uilyam Shokli va Gans Kvisser bir qatlamli kremniy fotoelementlaridan tarkib topgan quyosh batareyalarining yorug‘likni elektr energiyasiga aylantirganda samaradorligining mutlaq nazariy chegarasi mavjud ekanligini isbotlashgan. Bu samaradorlik 32 foizni tashkil qiladi. Biroq oxirgi vaqtlarda olimlar bu chegarani yengib o‘tishning turli imkoniyatlarini ko‘rib chiqmoqdalar. Muhandislar yangi ishda bu maqsadda quyosh termofotovoltaikasini ishlatishni taklif qilishgan.

Termofotovoltaikaning ma'nosi oddiy fotoelementlarning yuqori texnologik materiallar bilan birlashtirishdan iborat. Issiqlik ko‘rinishidagi yaroqsiz quyosh energiyasini tarqatib yuborish o‘rniga, oraliq komponent barcha mumkin bo‘lgan energiyani yorug‘lik tarqatishga yetarli bo‘ladigan haroratgacha qizimaguncha yutadi. Turli materiallarni sinab, qurilma faqatgina quyosh batareyalari ushlay olishi mumkin bo‘lgan elektr magnit to‘lqinlarnigina chiqara olishiga erishish mumkin. 

Qurilmada qiziganda yorug‘likning ma'lum uzunlikdagi to‘lqinlarini nurlantira olishga qodir bo‘lgan nanofoton kristallar ishlatilgan. Bu holda kristallar vertikal yo‘nalgan uglerod nanotrubkalari bilan birlashgan va Tselsiy bo‘yicha ming gradusgacha ishlashga qodir. Nanotrubkalar butun mumkin bo‘lgan quyosh nurini issiqlikka aylantirib uni mukammal yutuvchi hisoblanadi, kristallar issiqlikni nurga aylantiradi.

Tizimda quyosh nurini yuqori haroratni ushlab turish uchun jamlovchi linza yoki oynalardan foydalanish mumkin. Maxsus optik filtr barcha mumkin bo‘lgan yorug‘lik to‘lqini uzunliklarini fotoelementlarga o‘tkazadi va barcha nomaqbul yorug‘likni qaytaradi. Qaytarilgan to‘lqinlar so‘ngra takroran yutiladi hamda foton kristall haroratini ushlab turadi.

Olimlar jamoasi termofotovoltaika komponentlariga ega fotoelektrik element ishlash qobiliyatini tik quyosh nurlari ostida va tarqoq yorug‘likda sinovdan o‘tkazdilar. Olingan natijalar bashorat qilinganlarga mos kelgan.