Güneş ışığını elektrik enerjisine çeviren güneş pilleri modern teknolojinin harika bir parçasıdır fakat bir yönünün de çok büyük bir baş ağrısı olduğu kanıtlanmıştır. Ayrıca süper verimli değillerdir veabsorbe ettikleri güneş ışığının çoğu ısı şeklinde kaybolur. Sonuç olarak ticari bir güneş panelinin ortalama verimliliği yüzde 12-22 arasında değişiklik göstermektedir. Tasarlanan yeni cihaz bu verimliliği yüzde 80 ’e kadar arttırabilir.
Tasarım, güneş pilleri tarafından ısı kaybedilen kızılötesi radyasyonun, termal fotonlarını yakalayan tek duvarlı bir karbon nanotüp dizisine dayanıyor. Daha sonra, cihaz bu enerjiyi farklı bir dalga boyunda ışık olarak yayar ve bu da elektriğe geri dönüştürülebilir. Rice Üniversitesi’nden Junichiro Kono ‘termal fotonlar sıcak bir vücuttan yayılan fotonlardır’ dedi.
Kızılötesi kamerayla sıcak bir şeye bakarsanız parladığını görürsünüz. Kızılötesi radyasyon, sıcaklığı taşıyan güneş ışığı parçasıdır. Işık, radyo dalgaları ve X ışınları ile aynı elektromanyetik spektrumda olduğu için çıplak insan gözüyle görünmezler. Termal olarak ısı yayan herhangi bir şey kızılötesi radyasyon yaymaktadır.
Geniş bantlı fotonları dar bir bantta sıkıştırmak
Mühendis Gururaj Naik’e göre bir problem vardı ‘termal radyasyonun geniş bir bant olduğu ve ışığın elektriğe dönüşümünün ancak emisyonu dar bir bantta olması durumunda etkili olduğu yönündedir’. Burada ki zorluk ise geniş bantlı fotonları dar bir bantta sıkıştırmaktı.
Kono ve arkadaşları tarafından 2016 yılında geliştirilen bir sistemde yoğun paketlenmiş karbon nanotüplerin ince filmleri yer aldı. Bu nanotüplerin özelliklerinden biri, içlerindeki elektronların yalnızca bir yönde hareket edebilmesidir.
Filmlerin bir yönde metal iletkenler olması o yöne dik yalıtkanlar olduğu hiperbolik dağılma adı verilen bir etki yaratır. Bu durum termal fotonların hemen hemen her yerden girebileceği anlamına gelir ancak sadece bir yönden çıkabilirler. Bu işlem ısıyı ışığa dönüştürür ve sonra da elektriğe dönüştürülebilir.
Ekip bu cihazda, karbon nanotüp filminin 700 derece santigrat (1.292 Fahrenheit) sıcaklığa ve malzemenin 1.600 santigrat derece (1.292 Fahrenheit) sıcaklığa dayanabildiğini söyledi.Ekip daha sonra dar bant çıkışını onaylamak için cihazları bir ısı kaynağına maruz bıraktı. Filmdeki rezonatör boşluklarının her biri, termal fotonların bandını azaltarak ışık üretmiştir.
Araştırmadaki bir sonraki adım, fotovoltaik güneş pilleri kullanarak bu ışığı toplamak ve verimlilik tahminlerini doğrulamak için elektriğe dönüştürmektir. Naik , ‘Tüm atık termal enerjiyi küçük bir spektral bölgeye sıkarak çok verimli bir şekilde elektriğedönüştürebiliriz ‘ dedi . Teorik öngörü %80 verimlilik alabileceğimiz yönündedir.
Bunlar da ilginizi çekebilir:
Bu İnanılmaz Cihaz, Güneş Enerjisi Kullanarak Deniz Suyundan Tuzun % 100’ünü Kaldırıyor!
Araştırmacılar, ‘Güç Elektroniği Cihazları’ için Yeni Bir Malzeme Geliştirdiler
Havaalanlarındaki X-Ray Cihazları Gerçekten de Tehlikeli Midir?
Editör / Yazar: Seval ÖZGÜR
Kaynak: https://www.sciencealert.com/device-that-channels-heat-into-light-could-boost-solar-efficiency-to-80-percent
