Очевидным недостатком солнечных панелей является то, что для выработки электроэнергии им требуется солнечный свет. Некоторые заметили, что для устройства на Земле, обращенного к космосу с низкой температурой, охлаждающий отток энергии из устройства может быть собран с использованием того же типа оптоэлектронной физики, который мы использовали для использования солнечной энергии. Новая работа, опубликованная в недавнем выпуске Applied Physics Letters от AIP Publishing, направлена на то, чтобы предложить потенциальный путь к выработке электричества, подобно солнечным элементам, но который может питать электронику ночью.
Международная группа ученых впервые продемонстрировала, что можно генерировать измеримое количество электричества в диоде непосредственно из холода Вселенной. Инфракрасное полупроводниковое устройство обращено к небу и использует разницу температур между Землей и космосом для производства электричества.
«Большое пространство Вселенной - это термодинамический ресурс», - сказал Шанхуэй Фань, автор статьи. «С точки зрения оптоэлектронной физики действительно существует очень красивая симметрия между сбором входящего излучения и сбором исходящего излучения».
В отличие от использования поступающей энергии, как обычный солнечный элемент, эффект отрицательного освещения позволяет собирать электрическую энергию, когда тепло покидает поверхность. Однако современные технологии не так эффективно улавливают энергию этих отрицательных перепадов температур.
Направив свое устройство в сторону космоса, температура которого приближается к нескольким градусам от абсолютного нуля, группа смогла найти достаточно большую разницу температур для выработки энергии с помощью ранней разработки.
«Количество энергии, которое мы можем генерировать с помощью этого эксперимента, на данный момент намного ниже теоретического предела», - сказал Масаси Оно, другой автор статьи.
Группа обнаружила, что их диод отрицательного освещения генерирует около 64 нановатт на квадратный метр, крошечное количество электричества, но важное доказательство концепции, которую авторы могут улучшить, улучшив квантовые оптоэлектронные свойства материалов, которые они использовать.
Расчеты, сделанные после того, как диод создал электричество, показали, что, если принять во внимание атмосферные эффекты, нынешнее устройство теоретически может генерировать почти 4 Вт на квадратный метр, что примерно в миллион раз больше, чем генерировало устройство группы, и этого достаточно для питания. техника, которая должна работать ночью.
Для сравнения, современные солнечные панели вырабатывают от 100 до 200 Вт на квадратный метр.
Хотя результаты показывают многообещающие результаты для наземных устройств, направленных в небо, Фан сказал, что тот же принцип можно использовать для рекуперации отработанного тепла машин. На данный момент он и его группа сосредоточены на повышении производительности своего устройства.