UNSW-forskare har gjort stora framsteg inom förnybar energiteknik genom att generera el på natten från solenergi.
Teamet vid School of Photovoltaic and Renewable Energy Engineering genererade elektricitet från värme som avges som infrarött ljus genom att stråla ut i rymden på natten och kyla jorden.
En halvledarenhet som kallas en termostrålningsdiod, gjord av material i mörkerseendeglasögon, användes för att generera energi från emission av infrarött ljus.
Resultaten av studien har redan publicerats ACS Fotonik.
Även om mängden energi som produceras i detta skede är mycket liten – cirka 100 000 gånger mindre än den som solpaneler ger – tror forskare att resultatet kan förbättras i framtiden.
Teamledaren, docent Ned Ekins-Daukes, sa: “Vi har otvetydigt visat kraften hos en termoradioaktiv diod.”
”Med hjälp av värmekameror kan du se hur mycket strålning det finns på natten, men mer i det infraröda än de synliga våglängderna. Det vi gör är att utveckla en enhet som kan generera elektricitet från infraröd strålning. ”
Energiflöde
A / Prof Ekins-Daukes säger att processen i slutändan fortfarande använder solenergi, som träffar jorden i form av solljus under dagen och värmer planeten.
På natten färdas samma energi tillbaka in i rymdens stora, kalla utrymme i form av infrarött ljus med en termostrålningsdiod, som nu har visat sig producera elektricitet med denna process.
Värmekameran fångar mängden värme som återförs till atmosfären i och runt Sydney Harbour på natten. Bilden är given.
“När det finns ett energiflöde kan vi omvandla det mellan olika former,” sa han. “Fotovoltaik, som omvandlar solljus direkt till elektricitet, är en konstgjord process som människor använder för att omvandla solenergi till energi. I denna mening är den termostrålande processen liknande; Vi avleder energin som strömmar från det infraröda från den varma jorden till det kalla universum”, tillade Dr. Phoebe Pearce, en av medförfattarna till artikeln.
“Precis som en solcell kan producera elektricitet genom att absorbera solljus från mycket heta solar, så genererar en termostrålningsdiod elektricitet genom att sända infrarött ljus till en svalare miljö. I båda fallen tillåter temperaturskillnaden oss att producera el.
UNSW-teamets prestation är en spännande bekräftelse på en tidigare teoretisk process och det första steget i att skapa speciella och mer effektiva enheter som en dag kan fånga energi i större skala.
A / Prof. Den nya Ekins-Daukes-studien liknar arbetet av Bell Labs ingenjörer, som demonstrerade den första praktiska silikonsolcellen 1954.
Denna första kiselsolcell var bara 2 % effektiv, men nu kan moderna celler omvandla cirka 23 % av solljuset till elektricitet.
Och Dr. Michael Nielsen, medförfattare till artikeln, sa: “Även om kommersialiseringen av dessa teknologier fortfarande är på väg, är det en mycket spännande plats att vara på som forskare att ligga i framkant av en idé som utvecklas.
“Med hjälp av vår kunskap om design och optimering av solpaneler från det befintliga mediuminfraröda fotodetektorsamhället hoppas vi kunna göra snabba framsteg i att förverkliga drömmen om solenergi på natten.”
Forskargruppen tror att den nya tekniken kan ha en rad användningsområden i framtiden genom att hjälpa till att generera el på sätt som i dagsläget inte är möjliga.
Kraft från kroppstemperatur
En kan vara att förstärka bioniska enheter, som konstgjorda hjärtan, som för närvarande tar slut på batterier som behöver bytas ut regelbundet.
A / Prof. Ekins-Daukes sa: “I princip är det möjligt att producera energi endast på det sätt som vi visar från kroppstemperaturen – om du tittar på en värmekamera kan du se att den lyser.
“Nedan kan denna teknik potentiellt lagra denna energi och hjälpa till att eliminera behovet av batterier i vissa enheter eller ladda upp dem. Detta är inget som vanlig solenergi nödvändigtvis kommer att vara ett lämpligt val.
De nya UNSW-resultaten är baserade på tidigare arbete av en grupp ledd av medförfattaren Andreas Push, som utvecklade en matematisk modell för att vägleda laboratorieexperiment.
Forskargruppen hoppas nu att branschledare ska inse potentialen i den nya tekniken och stödja dess framtida utveckling.
Ett team från UNSW har visat att en halvledarenhet som kallas en termostrålningsdiod kan producera energi från emission av infrarött ljus. Bilden är given
”För närvarande har vår demonstration med termostrålande dioder en relativt låg effekt. En av utmaningarna var faktiskt att hitta den. Teorin är dock att denna teknik så småningom skulle kunna producera ungefär 1/10 av kapaciteten hos en solcell, säger A/Prof. Ekins-Daukes.
”Jag tror att för att det här ska bli en banbrytande teknik så får vi inte underskatta behovet av att industrin kommer igång och vi måste verkligen hantera det. Jag skulle säga att det fortfarande finns ungefär ett decennium av universitetsforskning här. Och då behöver du industrin för att ta det.
“Om branschen ser att detta är en värdefull teknik för dem, kan framstegen gå väldigt snabbt.
“Solenergins mirakel idag står i tacksamhetsskuld till världsberömda forskare som professor Martin Green vid UNSW, såväl som till industrimän som har samlat in stora summor pengar för att utöka produktionen.”
