Глаз ночной бабочки вдохновил ученых на создание солнечной «ловушки» для круглосуточного генератора энергии
В России разработали генератор, который превращает разницу температур в электричество. Изобретение специалистов Дальневосточного федерального университета, Российской академии наук и китайских научных центров работает круглые сутки — при солнечном свете и после захода солнца.
В центре конструкции расположен термоэлектрический модуль. Он вырабатывает электричество, когда одна его сторона теплее другой. Чтобы поддерживать такой перепад без дополнительного охлаждения, исследователи присоединили к модулю две пластины с противоположными свойствами: одна нагревается на солнце, вторая отводит тепло.
Пластину для нагрева изготовили из кремния и покрыли множеством острых микроконусов. Идею такого микрорельефа ученые «позаимствовали» у ночных бабочек. Некоторые виды этих насекомых обладают игольчатой поверхностью глаза: такая структура почти не отражает падающий свет. В экспериментах кремниевая поверхность поглощала до 95% солнечного излучения и нагревалась заметно сильнее окружающего воздуха.
Пластину для охлаждения сделали из диоксида кремния. Ее поверхность слабо поглощает солнечный свет, но хорошо излучает тепло в инфракрасном диапазоне от 8 до 13 микрометров. В этом диапазоне атмосфера сравнительно прозрачна для теплового излучения, поэтому поверхность может отдавать тепло без вентиляторов, холодильных установок и другого дополнительного оборудования.
Сочетание двух поверхностей помогает поддерживать необходимую разницу температур в течение суток. Днем генератор использует нагрев от солнечного света, а после заката продолжает работать за счет пассивного охлаждения. Во время испытаний больше всего энергии устройство вырабатывало летом, меньше — весной и осенью, а зимой показатели были минимальными.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nano Research. Авторы считают, что в будущем подобные генераторы можно использовать для автономных датчиков и малой электроники, которым важно работать без внешнего питания и сложных систем охлаждения.
