Kaynak: cosmosmagazine.com
Derecelendirilmiş indeks cam piramit üretiminin farklı aşamaları: Bir güneş pili ile optik temas halindeyken, son adımdaki piramit (sağ alt köşe) gelen ışığın çoğunu emer ve yoğunlaştırır ve karanlık görünür. Kredi: Nina Vaidya
Güneş panelleri gelecekteki sürdürülebilir enerji üretiminde önemli bir rol oynayacaktır, ancak güneş ışığı doğrudan onlara çarptığında en iyi şekilde çalışırlar. Bu, güneş ışığı bulut örtüsü tarafından dağıldığında veya güneş gün boyunca yukarıdan geçerken bir sorun olabilir.
Birçok güneş dizisi, mümkün olduğunca fazla enerji yakalamak için aktif olarak güneşe doğru döner. Bu, onları sabit kalanlardan daha pahalı ve karmaşık hale getirir.
Ama taşınıyorgüneş panelleriGelecekte gerekli olmayabilir, çünkü bir mühendislik araştırmacısı, açısı veya frekansı ne olursa olsun, üzerine düşen ışığın% 90'ını yakalayabilen ve üç kat daha parlak olacak şekilde konsantre edebilen bir cihaz tasarlamıştır.
BurasıaraştırmaMicrosystems & Nanoengineering'de yayınlanmıştır.
"Bu tamamen pasif bir sistem – kaynağı izlemek veya hareketli parçalara sahip olmak için enerjiye ihtiyaç duymuyor" diyor araştırmayı ABD'deki Standford Üniversitesi'nde doktora öğrencisi olarak tamamlayan ve şu anda Southampton Üniversitesi'nde astronotik ve uzay aracı mühendisliğinde yardımcı doçent olan ilk yazar Dr. Nina Vaidya.
"Pozisyonları hareket ettiren optik odak veya izleme sistemlerine ihtiyaç duymadan, ışığı yoğunlaştırmak çok daha kolay hale gelir."
AGILE – Eksenel Olarak Derecelendirilmiş İndeksli Lens
Cihaz, eksenel olarak derecelendirilmiş indeks lensi anlamına gelen AGILE olarak adlandırılır ve nokta kesilmiş baş aşağı bir cam piramide benziyor.
Biraz nasıl birbüyüteçgüneş ışığını güneşli bir günde daha küçük, daha parlak bir noktaya odaklayabilir. Ancak bir büyüteç'in odak noktası güneşin yaptığı gibi hareket eder, bu da güneş ışığını tüm gün boyunca fotovoltaik bir hücrenin belirli bir alanına yoğunlaştırmak istediğinizde yardımcı olmaz.
AGILE ile, ışık geniş, kare üst kısma tüm açılardan girer ve altta aynı konumda konsantre olmak için aşağı doğru yönlendirilir - dar tabanda fotovoltaik bir hücrenin üstüne oturan daha parlak bir nokta oluşturur.
Vaidya, "Kaynak yön değiştirse bile, ışığı alan ve onu aynı konumda yoğunlaştıran bir şey yaratmak istedik" diye açıklıyor. "Dedektörümüzü veya güneş pilimizi hareket ettirmeye devam etmek veya sistemi kaynağa bakacak şekilde hareket ettirmek zorunda kalmak istemiyoruz.
Stanford'da elektrik mühendisliği profesörü ve Vaidya'nın doktora danışmanı olan kıdemli yazar Olav Solgaard şöyle diyor: "İdeal bir çevik, en önünde, hava ile aynı kırılma indisine sahiptir ve yavaş yavaş yükselir - ışık mükemmel pürüzsüz bir eğride bükülür.
"Ama pratik bir durumda, bu ideal çevikliğe sahip olmayacaksınız."
Bunun yerine, prototip AGILE, ışığı farklı derecelerde büken farklı cam ve polimer katmanlarından oluşan derecelendirilmiş bir indeks malzemesi olarak bilinen şeyden yapılmıştır. Bu katmanlar, gelen ışığın yönünü, çıktıya doğru neredeyse dikey olarak gelene kadar adım adım değiştirir.
Çevikliği teoriden gerçeğe taşımak
AGILE prototipini oluşturmadaki en büyük zorluklardan biri, geniş bir ışık spektrumuna izin verebilen, geçmesine izin verebilen ve çıktıya doğru giderek daha fazla bükebilen ticari olarak temin edilebilen doğru malzemeleri bulmak ve yaratmaktı - hepsi birbiriyle uyumlu iken.
Örneğin, bir bardak ısıya tepki olarak diğerinden farklı bir oranda genişlerse, tüm cihaz çatlayabilir. Malzemelerin ayrıca şekle sokulacak ve dayanıklı kalacak kadar sağlam olması gerekiyordu.
Prototiplerin kenarları, yanlış yönde giden herhangi bir ışığı tabana doğru geri döndürmek için de yansıtılır.
Bu çevik cihazlar,güneş pilleri, güneş dizilerini koruyan mevcut kapsüllemenin yerini alacak ve hatta bireysel cihazların daralan piramitleri arasında çalışacak soğutma ve devre için daha fazla alan yaratacaktır.
Vaidya, "Bu yeni malzemeleri, bu yeni üretim tekniklerini ve bu yeni AGILE konseptini daha iyi güneş yoğunlaştırıcıları oluşturmak için kullanabilmek çok ödüllendirici oldu" diye sonlandırıyor.
"Bol ve uygun fiyatlı temiz enerji, acil iklim ve sürdürülebilirlik zorluklarını ele almanın hayati bir parçasıdır ve bunu gerçeğe dönüştürmek için mühendislik çözümlerini katalize etmemiz gerekiyor."
