Лазерная гравировка металла открыла путь к более эффективным солнечным генераторам

Исследовательская группа под руководством Чуньлэя Го из Рочестерского университета совершила значительный прорыв в технологии солнечных термоэлектрических генераторов (STEG), повысив их эффективность с менее 1% до 15%. Результаты исследования опубликованы в журнале Light: Science and Applications.

STEG работают на основе эффекта Зеебека, при котором разница температур между двумя проводниками создает электрическое напряжение. В отличие от традиционных солнечных панелей, эти устройства не имеют движущихся частей и могут использовать различные источники тепла.

Ключевым элементом разработки стал особый черный металл, созданный в лаборатории Го в 2020 году. Для его получения исследователи обработали вольфрам фемтосекундными лазерными импульсами, которые вытравили на поверхности металла специальные наноструктуры. Это не только придало материалу черный цвет, но и значительно улучшило его способность поглощать и удерживать солнечное тепло.

Для усиления теплоизоляции вольфрам был дополнительно покрыт пластиковым слоем, создающим эффект мини-теплицы. Для холодной стороны генератора команда использовала алюминиевый лист, также обработанный сверхбыстрым лазером. Полученный радиатор отводит тепло вдвое эффективнее обычного алюминия.

Исследователи уже продемонстрировали работоспособность технологии, успешно запитав от нее несколько светодиодных ламп. По мнению ученых, в ближайшей перспективе STEG могут найти применение в маломощных устройствах интернета вещей, носимой электронике и для электроснабжения отдельных домов в сельской местности, прежде чем технология будет масштабирована для промышленного производства энергии.