Yhtä hyödyllistä kuin moderni aurinkopaneelien tekniikka on ihmisten pyrkimyksissä siirtyä uusiutuvaan energiaan, tällaiset paneelit eivät voi tuottaa sähköä yöllä.
Nyt uudet tutkimukset viittaavat siihen, että saattaa olla mahdollista suunnitella paneeleja, jotka voivat toimia ympäri vuorokauden.
Yöllä optimaalisissa olosuhteissa nämä erityisesti suunnitellut aurinkokennot voivat tutkimuksen mukaan tuottaa jopa neljänneksen päivällä tuottamastaan energiasta.
Tämän saavuttamiseksi tarvitaan lämpösäteilyelementtejä – laitteita, jotka tuottavat energiaa säteilyjäähdytyksen avulla, kun infrapuna- tai lämpösäteily lähtee elementistä ja tuottaa prosessissa pienen määrän energiaa.
Lämpösäteilyelementtejä testataan jo sellaisilla aloilla kuin valmistus ja konetekniikka, joissa niitä käytetään hukkalämmön muuntamiseen, kuten moottoreiden korkeat lämpötilat.
Yöllä aurinkopaneelin tapauksessa tällaisten kennojen käyttö on tapa käyttää tätä prosessia.
“Ajattelimme, jos otamme jonkin näistä laitteista, laitamme sen lämpimään paikkaan ja osoitamme sen taivaalle”, kertoo sähköinsinööri ja tietotekniikan tutkija Jeremy Munday Kalifornian yliopistosta Davisissa.
Tämän vaikutuksen saavuttamiseksi infrapunasäteilyä tarvitsemme erityyppisiä materiaaleja tavanomaisille aurinkopaneeleille, jotka keskittyvät yleensä näkyvään valoon.
Seuraava vaihe on selvittää, mikä materiaalien ja elektroniikan yhdistelmä voi luoda tehokkaan paneelin, joka voi käyttää yötaivasta ja sen ympäristöä lämpöpatterina.
“Tyypillinen aurinkokenno tuottaa energiaa absorboimalla auringonvaloa, mikä aiheuttaa laitteeseen jännitteen ja virran”, Munday sanoo. “Näissä uusissa laitteissa valoa lähtee ja virta ja jännite kulkevat vastakkaiseen suuntaan, mutta silti tuotat energiaa.”
“Sinun on käytettävä erilaisia materiaaleja, mutta fysiikka on sama.”
Tutkijoiden laskelmien mukaan aurinkopaneelit voivat tuottaa jopa 50 wattia sähköä neliömetriä kohti ihanteellisissa olosuhteissa.
Tätä ajatusta tutkivat useat tutkimusryhmät. Viime vuonna näimme Stanfordin yliopiston tutkijoiden luoman kokeellisen järjestelmän, joka myös hyödynsi yötaivaan ja maan välistä lämpöepätasapainoa sähkön tuottamiseksi infrapunasäteilystä.
Vaikka tekniikan kunnostamiseksi ja soveltamiseksi käytännössä on vielä pitkä matka, Mandei ja hänen kollegansa kehittävät parhaillaan prototyyppejä, mutta se on mahdollisesti suhteellisen halpa ja edullinen tapa pitää aurinkopaneelit toiminnassa ympäri vuorokauden.
“Syvä avaruus tarjoaa kiehtovan, matalalämpötilaisen jäähdytyselementin, joka pystyy tarjoamaan virtaa yötä päivää fotoniikan, optiikan ja materiaalitieteen älykkään käytön avulla”, tutkijat päättelevät artikkelissaan.
Tutkimus julkaistiin ACS Photonicsissa.
