Sumber: cosmosmagazine.com
Peringkat yang berbeza bagi fabrikasi piramid kaca indeks terperingkat: apabila dalam sentuhan optik dengan sel suria, piramid pada langkah terakhir (sudut kanan bawah) menyerap dan menumpukan sebahagian besar cahaya kejadian dan kelihatan gelap. Kredit: Nina Vaidya
Panel solar akan memainkan peranan utama dalam pengeluaran tenaga mampan masa hadapan tetapi ia berfungsi paling baik apabila cahaya matahari mengenainya secara langsung. Ini boleh menjadi masalah apabila cahaya matahari disebarkan oleh litupan awan atau ketika matahari melintas di atas sepanjang hari.
Banyak tatasusunan suria secara aktif berputar ke arah matahari untuk menangkap tenaga sebanyak mungkin. Ini menjadikan mereka lebih mahal dan rumit untuk membina dan menyelenggara daripada yang kekal pegun.
Tetapi bergerakpanel solarmungkin tidak diperlukan pada masa hadapan, kerana penyelidik kejuruteraan telah mereka bentuk peranti yang boleh menangkap 90 peratus cahaya yang jatuh padanya - tanpa mengira sudut atau kekerapannya - dan menumpukan ia menjadi tiga kali lebih terang.
Thepenyelidikantelah diterbitkan dalam Microsystems & Nanoengineering.
"Ia adalah sistem pasif sepenuhnya - ia tidak memerlukan tenaga untuk menjejaki sumber atau mempunyai sebarang bahagian yang bergerak," kata pengarang pertama Dr Nina Vaidya, yang menyelesaikan penyelidikan sebagai pelajar kedoktoran di Universiti Standford, AS, dan kini menjadi pembantu. profesor dalam bidang angkasawan dan kejuruteraan kapal angkasa di Universiti Southampton, UK.
"Tanpa fokus optik yang menggerakkan kedudukan atau keperluan untuk sistem penjejakan, menumpukan cahaya menjadi lebih mudah."
AGILE – Kanta Indeks Bergred Secara Paksi
Peranti ini dipanggil AGILE, yang bermaksud kanta indeks gred paksi, dan ia kelihatan seperti piramid kaca terbalik dengan titik terputus.
Ia berfungsi sedikit seperti bagaimana akanta pembesarboleh memfokuskan cahaya matahari ke titik yang lebih kecil dan lebih terang pada hari yang cerah. Tetapi titik fokus kaca pembesar bergerak seperti matahari, yang tidak membantu apabila anda ingin menumpukan cahaya matahari ke kawasan tertentu sel fotovoltaik sepanjang hari.
Dengan AGILE, cahaya memasuki bahagian atas yang luas dan segi empat sama dari semua sudut dan disalurkan ke bawah untuk menumpukan perhatian pada kedudukan yang sama di bahagian bawah - mewujudkan tempat yang lebih terang di pangkalan sempit yang terletak di atas sel fotovoltaik.
"Kami mahu mencipta sesuatu yang mengambil cahaya dan menumpukan pada kedudukan yang sama, walaupun sumber bertukar arah," jelas Vaidya. "Kami tidak mahu perlu terus menggerakkan pengesan atau sel solar kami, atau menggerakkan sistem untuk menghadap sumbernya.
Pengarang kanan Olav Solgaard, profesor kejuruteraan elektrik di Stanford dan penasihat kedoktoran Vaidya, berkata: "AGILE yang ideal mempunyai, di bahagian paling hadapannya, indeks biasan yang sama dengan udara dan ia beransur-ansur menjadi lebih tinggi - cahaya membengkok dengan sempurna. lengkung licin.
"Tetapi dalam keadaan praktikal, anda tidak akan mempunyai AGILE yang ideal itu."
Sebaliknya, prototaip AGILE diperbuat daripada bahan yang dikenali sebagai bahan indeks berperingkat, yang terdiri daripada lapisan cermin mata dan polimer berbeza yang melenturkan cahaya ke darjah yang berbeza. Lapisan ini menukar arah cahaya masuk mengikut langkah-langkah sehingga ia masuk hampir menegak ke arah output.
Mengambil AGILE daripada teori kepada realiti
Salah satu cabaran terbesar dalam mencipta prototaip AGILE ialah mencari dan mencipta bahan yang tersedia secara komersil yang betul yang boleh memasukkan spektrum cahaya yang luas, membolehkannya melaluinya dan semakin membengkokkannya ke arah keluaran – semuanya sambil serasi antara satu sama lain .
Sebagai contoh, jika satu gelas mengembang sebagai tindak balas kepada haba pada kadar yang berbeza daripada yang lain, seluruh peranti boleh retak. Bahan-bahan juga perlu cukup teguh untuk dimesin menjadi bentuk dan kekal tahan lama.
Bahagian tepi prototaip juga dicerminkan untuk melantunkan sebarang cahaya yang pergi ke arah yang salah kembali ke arah pangkalan.
Peranti AGILE ini boleh dipasang dalam lapisan di atassel suria, menggantikan enkapsulasi sedia ada yang melindungi tatasusunan suria, malah akan mewujudkan lebih banyak ruang untuk penyejukan dan litar berjalan di antara piramid menyempitkan peranti individu.
"Untuk dapat menggunakan bahan-bahan baharu ini, teknik fabrikasi baharu ini dan konsep AGILE baharu ini untuk mencipta penumpu suria yang lebih baik telah sangat bermanfaat," kata Vaidya menyimpulkan.
"Tenaga bersih yang banyak dan mampu milik adalah bahagian penting dalam menangani iklim yang mendesak dan cabaran kemampanan, dan kami perlu memangkin penyelesaian kejuruteraan untuk menjadikannya kenyataan."
