Солнечные батареи станут трехмерными

Ученые Массачусетского технологического университета доказали, что трехмерные солнечные батареи являются более эффективными. Трехмерные структуры из солнечных ячеек способны вырабатывать минимум в два раза больше энергии, при этом занимая ту же площадь, что и плоская батарея. В ходе исследований было создано три опытных образца трехмерных солнечных батарей.

Первая батарея по форме напоминала куб, все стороны которого, как внутренние, так и наружные, составляли фотоэлектрические преобразователи. Состояла кубическая солнечная батарея из девяти кремневых ячеек, а размер каждой ячейки был 3 на 3 сантиметра. Вторая модель представляла собой параллелепипед удвоенной высоты, который уже состоял из 17 солнечных панелей. Третий вариант батареи представлял башню из 34 ячеек, которые сложили зигзагом. Солнечные панели находились как с внутренней, так и с наружной стороны стен «башни».

Солнечные батареи разместили на крыше университета, где они простояли с лета до поздней осени. Выяснилось, что подобные модели вырабатывали в несколько раз больше энергии, чем их плоские аналоги, под которые отводилась та же площадь. Самая простая по форме солнечная батарея-куб вырабатывала в 2, а то и в 3,8 раза больше энергии. Количество вырабатываемой батареями энергии увеличивается с ростом географической широты.

Оказалось, что, если к обычной плоской батарее добавить простую двухосевую систему слежения за солнцем, производительность этого устройства возрастет уже в 1,8 раза. Фактически, чтобы увеличить производительность солнечной батареи, ученые предлагают наращивать ее объемы в высоту. В таком случае важную роль играет фактор многократного отражения света, который с одной панели отражается на другую, а в конце просто поглощается последним элементом батареи.

Вторым фактором эффективности трехмерных солнечных батарей является улучшенное поглощение солнечных лучей, которые находятся низко над горизонтом. За счет многосторонней ориентации солнечных панелей, трехмерные солнечные батареи способны лучше собирать рассеянный свет, а значит, способны эффективно работать утром, вечером и в облачную погоду, когда плоские батареи практически бесполезны.