Aceste panouri solare ar putea produce de două ori mai multă energie decat panourile solare standard, profitând de temperaturi mari de până la 1.000 de grade Celsius.

Panouri solare mai eficiente

Panourile solare există si se produc de ceva vreme, dar materialele semiconductoare din care sunt făcute le fac incapabile de o rată de conversie mai mare de 25% a energiei soarelui în energie electrică utilizabilă. Potrivit calculelor MIT, o casă de suprafață medie din însorita Arizona are nevoie de aproximativ 53 de metri pătrați de panouri solare (presupunând o eficiență medie de 15%) pentru a satisface nevoile zilnice de energie. În zona rece și friguroasă a Vermont-ului, aceeași casă ar avea nevoie de 80 de metri pătrați. Foarte multe panouri solare.

De aceea, cercetatorii MIT au experimentat un complet nou proces de conversie a luminii solare – unul care profită de temperaturi extrem de ridicate pentru a crește eficiența panourilor solare. Dacă va funcționa pe o scară largă, am putea vedea panouri solare mai eficiente în următorii ani, care ar putea schimba jocul pentru energia solară.

„Cu cercetarea noastră, încercăm să abordeze limitările fundamentale ale conversiei energiei fotovoltaice“, spune David Bierman, unul dintre cercetatorii din conducerea proiectului.

Un nou proces de conversie a luminii solare

Noua tehnologie transformă lumina solară în căldură, apoi transformă căldura înapoi în lumină. Procesul utilizează un concentrator de lumină numit un „absorbant-emițător“, cu un strat absorbant de nanotuburi negre din carbon solid, care transformă lumina solară în căldură. Atunci când temperatura atinge 1.000 de grade Celsius (la fel de fierbinte ca lava vulcanilor, doar pentru a vă oferi o idee), un strat care emite, realizat din cristal fotonic, trimite energia înapoi ca un fel de lumină pe care celula solară o poate folosi.

Un filtru optic reflectă departe toate particulele de lumină care nu pot fi utilizate, un proces numit „reciclare foton“. Acest lucru crește dramatic eficiența panourilor solare, și de două ori mai eficiente ca și standardul actual.

Celule solare fierbinți

Tehnologia este poreclită „celule solare fierbinți“. Aceste celule au fost recent nominalizate ca una dintre cele 10 tehnologii inovatoare ale anului 2017 de catre publicatia MIT Technology Review. În acest an, tehnologiile nominalizate, de la implanturi in creier, la camioane care se conduc singure, la camere capabile de a lua Selfie-uri 360 ​​de grade, „vor afecta economia și politica noastră, vor îmbunătăți medicina sau vor influența cultura noastră“, spun cercetătorii de la MIT Technology Review. „Unele tehnologii se dezvoltă chiar acum, altele vor dura un deceniu sau mai mult pentru a fi dezvoltate“, spun editorii.

Limita de eficiență maximă a celulelor solare standard

Tehnologia este superioră celulelor solare standard, la un nivel foarte de bază. Materialul semiconductor al celulelor solare standard, care este aproape întotdeauna siliciu, captează în general, numai lumina de la violet la spectrul roșu. Acest lucru înseamnă că restul spectrului luminii solare este pierdut.

Din cauza acestei probleme fundamentale, celulele solare standard pot converti doar aproximativ o treime din energia luminii solare în energie electrică. Această limită superioară, eficiența maximă teoretică a unei celule solare, se numește limita Shockley-Queisser.

Panourile solare realizate pentru uz casnic, în general, au un randament de conversie mult mai redus decât limita Shockley-Queisser, pentru că cele mai eficiente materiale sunt încă costisitoare. Dar, cu celulele solare fierbinți, această limită ar putea fi istorie, în mai puțin de 50 de ani.

In acest moment, cercetătorii au doar un prototip. Ar putea dura un deceniu sau mai mult înainte de a vedea aceste celule solare fierbinți pe piață. In acest moment, materialele sunt atât de scumpe ca ar fi dificil să transformi aceste celulele în panouri solare in dimensiunile necesare pentru uz comercial.

„Va trebui să rezolvăm o serie întreagă de probleme legate de scalarea-up acestui dispozitiv pentru a genera de fapt puteri care sunt soluții utile pentru oameni si problemele lor“, spune Bierman.

Bierman, si colegii săi din acest proiect, Andrej Lenert, Ivan Celanovic, Marin Soljacic, Walker Chan și Evelyn N. Wang, sunt optimiști că pot depăși aceste limite. De asemenea, ei speră să descopere cum să capteze căldura suplimentară pentru o utilizare ulterioară. Asta ar putea însemna energie curată chiar si in cele mai friguroase zile de iarnă. Chiar și în Vermont.