Сонячну батарею вчені покрили прозорим в оптичному діапазоні фотонним кристалом на основі діоксиду кремнію, який злегка підвищує поглинання пристроєм сонячних променів, але помітно знижує температуру підкладки завдяки випромінюваному охолодженню, передає N+1.
Читайте такожОбама хоче забезпечити бідних американців доступом до сонячної енергії
Концепцію радіаційного охолодження ця ж команда вчених представила в минулому році в журналі Nature: вчені розробили ультратонкий матеріал (система шарів оксиду гафнію і кварцу), здатний відображати до 97% усього падаючого світла, перевипромінюючи його в частотному діапазоні «прозорості» атмосфери. Таким чином, за допомогою цього пристрою тепло від Землі можна відводити в глибокий космос. Під прямим сонячним світлом (потужністю 850 ват на 1 кв м) матеріал здатний охолоджуватися на 4,9 градусів Цельсія нижче навколишнього середовища. Потужність охолодження матеріалу склала 40 ват на квадратний метр.
Остання досліджена система являє собою сонячну батарею (тришарова структура з нітриду кремнію, p-допованого кремнію і алюмінію) з накладеним поверх фотонним випромінювальним охолоджувачем (кварцовий фотонний кристал, виготовлений фотолітографічним травленням). Новий охолоджувач здатний знижувати температуру підкладки вже на 13 градусів Цельсія нижче температури навколишнього середовища. При цьому він залишається повністю прозорим для видимого світла.
Відомо, що чим сильніше сонячні батареї нагріваються, тим менш ефективно вони здатні перетворювати фотони в електроенергію. Для типової сонячної батареї на основі кристалічного кремнію з ККД 20%, охолодження осередку на 13 градусів Цельсія підвищує абсолютну ефективність більш ніж на один відсоток, що становить значний приріст продуктивності.
За словами авторів, технологія має значний потенціал в сферах застосування, в яких потрібно охолодження і одночасне збереження оптичних властивостей у видимому діапазоні. В якості одного з перспективних застосувань автори пропонують використовувати технологію для пасивного охолодження автомобілів в спекотні дні.
Фотонні кристали являють собою матеріали з періодично змінним показником заломлення. Вони мають дозволені і заборонені зони (по енергії фотонів) і фактично є «оптичним фільтром» фотонів. Найпростішими способами отримання структури фотонного кристала є впорядковане осадження наночастинок на яку-небудь підкладку або впорядковане витравлювання пор в матеріалі.
