Mikroskopinė revoliucija: kaip lazeriai pavertė volframą galingiausiu saulės energijos sugėrėju

Iki šiol tokie įrenginiai buvo mažiau populiarūs, nes jų našumas buvo ribotas, tačiau naujausi tyrimai rodo, kad tai gali greitai pasikeisti. Rochesterio universiteto mokslininkai neseniai paskelbė apie technologiją, kuri gali atverti naują kelią šių įrenginių naudojimui. Vietoje tradicinio puslaidininkių tobulinimo jie pasirinko kitą kryptį, tai pagerinti šiluminius ir spektro parametrus. 

Pagrindiniu atradimu tapo taip vadinamas juodasis metalas. Tai ne nauja medžiaga, o įprastas volframas, apdorotas ypatingu būdu, naudojant itin greitus lazerius. Tokia procedūra pakeičia paviršių mikroskopiniu lygmeniu, leidžia jam sugerti daugiau nei aštuoniasdešimt procentų saulės šviesos ir kartu sumažina šilumos nuostolius.

Kaip veikia ši technologija

Įrenginio širdis yra absorbuojantis paviršius. Po lazerio poveikio volframo efektyvumas padidėjo tris kartus, palyginti su anksčiau naudotomis keraminėmis medžiagomis. Sugertis pasiekė įspūdingą 0,9 rodiklį, kas šiai technologijai laikoma dideliu pasiekimu. Kitas svarbus elementas yra plonas plastiko sluoksnis, kuris veikia kaip mažytė šiltnamio plėvelė. Atrodytų paprasta, tačiau būtent ši detalė sumažino šilumos nuostolius daugiau nei keturiasdešimčia procentų.

Norint palaikyti tinkamą temperatūros balansą, buvo pritaikyti ir specialūs radiatoriai. Jų paviršius, išgraviruotas lazeriu, tapo beveik dvigubai didesnis nei tradicinių aliumininių radiatorių, o papildomos mikroskopinės vagelės dar labiau sustiprino aušinimo efektą. Visa tai leido sukurti įrenginį, kuris dirba daug efektyviau nei iki šiol žinoti saulės termoelektriniai generatoriai.

Galimos taikymo sritys

Tokio tipo įrenginiai yra kompaktiški ir patikimi, todėl jie gali būti labai naudingi įvairiose srityse. Jie tiktų mažiems prietaisams maitinti, pavyzdžiui, išmaniesiems jutikliams, medicinos prietaisams ar nešiojamai elektronikai. Juodasis metalas leido pasiekti penkiolika kartų didesnę galią, nors įrenginio svoris padidėjo tik ketvirtadaliu. Tai reiškia, kad galima sukurti labai galingus, bet lengvus generatorius, kurie dirbs ilgą laiką ir nereikalaus sudėtingos priežiūros.

Nors mokslinis proveržis įspūdingas, išlieka vienas rimtas barjeras, tai gamybos kaštai. Lazerinė volframo apdirbimo technologija yra brangi ir kol kas sunkiai konkuruoja su pigiai gaminamais saulės moduliais. Masinė fotovoltinių panelių gamyba lėmė, kad jos tapo prieinamos daugeliui, o naujoji technologija dar tik pradeda savo kelią. Todėl artimiausiu metu didžiausią pranašumą ji gali turėti ten, kur svarbiausia yra ne kaina, o unikalios savybės, mažas dydis, patikimumas ir nereikalingos judančios dalys.

Žvilgsnis į ateitį

Projektą remia įvairios mokslo institucijos, o tai rodo pasitikėjimą, kad ši technologija anksčiau ar vėliau ras savo vietą rinkoje. Jei pavyks sumažinti gamybos kainą, ateityje galėsime matyti plačiau naudojamus saulės termoelektrinius generatorius, kurie papildys arba net iš dalies pakeis tradicinius saulės modulius. Tai suteiktų dar vieną galimybę švariai energijai plėstis ir tapti dar prieinamesnei visiems.

Juodojo metalo technologija rodo, kad net ir mažiau žinomos energijos gamybos sritys gali sulaukti tikro proveržio. Paprastas volframo paviršiaus pakeitimas leido pasiekti gerokai didesnį našumą ir atvėrė duris naujiems pritaikymams. Nors kol kas kliūtimi lieka kaina, pats atradimas rodo, kad ateityje galime turėti dar daugiau galimybių gauti švarią energiją iš saulės. Tai dar vienas žingsnis link pasaulio, kuriame elektros gamyba taps dar prieinamesnė, saugesnė ir draugiškesnė aplinkai.