Іспанські науковці з Університету Країни Басків (EHU) у співпраці з колегами з Каліфорнійського університету у Сан-Дієго розробили інноваційні наноструктури, які здатні поглинати до 99,5% сонячного світла. Це стало можливим завдяки використанню наноголок із кобальту та міді, вкритих оксидом цинку, що дозволило досягти унікальних оптичних та теплових властивостей у порівнянні з уже відомими матеріалами, такими як вуглецеві нанотрубки чи чорний кремній.
Про це розповідає ProIT
Нові матеріали для енергоефективних сонячних веж
Концентровані сонячні електростанції працюють за принципом відбиття світла сотнями дзеркал, які фокусують енергію на вежу-приймач. Для максимальної продуктивності матеріали покриття мають бути “максимально чорними”, тобто поглинати практично все випромінювання навіть за екстремальних температур та вологості. Традиційно для цього використовували вертикальні вуглецеві нанотрубки, які вважаються еталоном у сфері поглинання світла. Проте ці матеріали мають істотний недолік — вони швидко руйнуються у складних умовах експлуатації.
“Вуглецеві нанотрубки нестабільні при високих температурах та за високої вологості. Тому їх необхідно вкривати стійкішими матеріалами, що знижує їхню ефективність. Вуглецеві нанотрубки поглинають близько 99% світла, але їх не можна використовувати у сонячних вежах”, — пояснює провідний автор дослідження, доктор Іньїго Гонсалес де Аррієта.
Перспективи застосування та подальші дослідження
Випробування наноголок із кобальту та міді показали, що ці матеріали не лише демонструють рекордні показники поглинання, а й залишаються стабільними навіть у найсуворіших умовах. Особливо ефективними вони є при нанесенні шару оксиду цинку. На відміну від класичних фотоелектричних систем, ця технологія дозволяє накопичувати сонячну енергію у вигляді тепла, що забезпечує можливість генерації електроенергії навіть у похмуру погоду за допомогою нагріву розплавлених солей і подальшої роботи турбін. Водночас подібна система є дорожчою та складнішою у реалізації.
Нині дослідники перебувають на етапі лабораторних досліджень, однак уже зараз результати свідчать про значний прорив у розробці матеріалів для сонячних веж, які можуть стати ще ефективнішими та надійнішими. В Іспанії частка електроенергії, отриманої від концентрованих сонячних електростанцій, становить близько 5% від загального виробництва. На думку експертів, упровадження нових технологій дозволить суттєво збільшити цю частку у найближчі роки. У перспективі науковці планують дослідити нові покриття для наноголок, які можуть додатково підвищити їхню провідність і довговічність.
Результати дослідження опубліковані у науковому виданні Science Direct.
