Солнечные панели будут играть важную роль в будущем устойчивом производстве энергии, но они работают лучше всего, когда на них падает прямой солнечный свет. Это может быть проблемой, когда солнечный свет рассеивается облачным покровом или когда солнце проходит над головой в течение дня. Многие солнечные батареи активно вращаются по направлению к солнцу, чтобы собрать как можно больше энергии. Это делает их более дорогими и сложными в строительстве и обслуживании, чем те, которые остаются стационарными. Но в будущем необходимость в движущихся солнечных панелях может исчезнуть, потому что разработано устройство, способное улавливать 90% падающего на него света — независимо от его угла или частоты — и концентрировать его так, чтобы он был в три раза ярче.
«Это полностью пассивная система — ей не нужна энергия для отслеживания источника или каких-либо движущихся частей. Без оптического фокуса, который перемещает позиции, или необходимости в системах слежения, концентрация света становится намного проще», — говорит автор, доктор Нина Вайдья, которая завершила исследование в качестве докторанта в Стэндфордском университете, США, а сейчас работает ассистентом. профессор астронавтики и космической техники Саутгемптонского университета, Великобритания.
Устройство называется AGILE (axially graded index lens), что означает линза с градуированным осевым индексом, и оно выглядит как перевернутая стеклянная пирамида с обрезанным концом. Это немного похоже на то, как увеличительное стекло может сфокусировать солнечный свет в меньшую, более яркую точку в солнечный день. Но фокус увеличительного стекла перемещается вместе с солнцем, что бесполезно, когда вы хотите сосредоточить солнечный свет на определенной области фотоэлемента в течение всего дня.
С помощью AGILE свет попадает в широкую квадратную верхнюю часть со всех сторон и направляется вниз, чтобы сконцентрироваться в одном и том же месте внизу, создавая более яркое пятно на узком основании, которое находится наверху фотогальванического элемента.
«Мы хотели создать что-то, что поглощает свет и концентрирует его в одном и том же месте, даже когда источник меняет направление», — объясняет Вайдья. «Мы не хотим постоянно перемещать наш детектор или солнечный элемент или перемещать систему лицом к источнику.
Олав Солгаард, профессор электротехники в Стэнфорде и советник доктора Вайдьи, говорит: «Идеальный AGILE имеет в самой передней части тот же показатель преломления, что и у воздуха, и он постепенно становится выше — свет изгибается идеально плавная кривая. Но в практической ситуации у вас не будет этого идеального AGILE».
Вместо этого прототип AGILE изготовлен из так называемого материала с градиентным индексом, который состоит из различных слоев стекла и полимеров, преломляющих свет в разной степени. Эти слои меняют направление входящего света пошагово, пока он не станет почти вертикально к выходу.
Устройства AGILE могут быть установлены поверх солнечных элементов , заменив существующее покрытие, защищающую солнечные батареи, и даже создадут больше места для охлаждения и схем, проходящих между сужающимися пирамидами отдельных устройств.