Инженерите от Масачузетския технологичен институт са създали слънчева батерия, която може да превръща топлината в светлина, повишавайки своята енергоефективност. По този начин учените са успели да преодолеят теоретично предсказания предел, ограничаващ работоспособността на фотоелементите. Изследването е публикувано в изданието Nature Energy.

През 1961 г. Уилям Шокли доказва, че съществува абсолютен теоретичен предел на ефективността на слънчевите батерии, състоящи се от еднослойни силициеви фотоелементи, по преработка на светлината в електричество, който е 32%. Но в последно време учените разглеждат различни възможности за преодоляване на този предел. В новата работа инженерите са предложили да се използват за тази цел слънчеви термоволтаици.

Смисълът на термоволтаиците се заключава в съединението на обичайни фотоелементи с високотехнологични материали. Вместо да разсейва негодната слънчева енергия във вид на топлина, междинният компонент поглъща цялата достъпна енергия, докато не се нагрее до температура, достатъчна за изпускане на лъчение.

Подбирайки различни материали, може да се постигне устройството да изпуска само тези електромагнитни вълни, които са достъпни за улавяне от слънчевите батерии.

В устройството са използвани нанофотонни кристали, които при нагряване са способни да излъчват само определени дължини на вълната. В дадения случай кристалите са обединени с верттикално ориентирани въглеродни нанотръбички и са способни да работят при температура от хиляда градуса по Целзий.

Нанотръбичките се явяват идеален абсорбатор на цялото достъпно слънчево излъчване, превръщайки го в топлина, а кристалите конвертират топлината в светлина.

В системата могат да се използват лещи или огледала, фокусиращи слънчевата светлина за поддържане на висока температура. Специален оптичен филтър пропуска всички допустими дължини на вълната към фотоелементите и отразява всяко нежелателно лъчение. Отражението на вълната след това се поглъща повторно, поддържайки температурата на фотонния кристал.

Изследователите са провели изпитания на работоспособността на фотоелектричния елемент с компоненти на термофотоволтаицитее под преки слънчеви лъчи, а също и в присъствието на разсеяна светлина. Получените резултати съответствали на предсказанията.