Фотоэлектрические листья работают подобно натуральным и выдают на 10% больше электроэнергии, а ещё воду и тепло

Учёные из Имперского колледжа Лондона для преобразования солнечной энергии в электричество разработали листовидный прототип с повышенной эффективностью. Новое фотоэлектрическое устройство вдохновлено природой. Для фотоэлектрических листьев использовали недорогие материалы, так что у изобретения есть шансы стать следующей повсеместной технологией для возобновляемой энергетики.


Серия экспериментов показала, что фотоэлектрические листья могут повысить выработку электроэнергии более чем на 10% по сравнению с обычными солнечными панелями, которые теряют, кстати, до 70% солнечной энергии.

Технология пассивна, то есть для новой конструкции не нужны насосы, винты, блоки управления и дорогостоящие пористые материалы. Зато концепция позволяет вырабатывать дополнительную чистую воду и тепловую энергию. Идея Имперского колледжа в будущем поможет добывать более 40 миллиардов кубометров пресной воды в год. Конечно, если эту технологию к 2050 году внедрят повсеместно.



Структура живого растения позволяет ему перемещать влагу от корней к листьям путём так называемой транспирации — это процесс движения воды внутри и её испарение через наружные органы. Концепция фотоэлектрического листа, вдохновлённая натуральной флорой, имитирует процесс транспирации, позволяя воде перемещаться, распределяться и испаряться. При опытах натуральные бамбуковые волокна имитировали жилки настоящих листьев, а гидрогели — их губчатые ткани. Вот почему фотоэлектрический лист может эффективно и с малыми финансовыми затратами отводить тепло от солнечных фотоэлементов.

В оригинальной научной статье указано, что вода движется от «корня» к гидрогелевым ячейкам за счёт капиллярных и осмотических процессов. Затем молекулы воды испаряются, отводя фотоэлектрическое тепло. В описании эксперимента указан резервуар с водой. Как альтернатива охлаждающей жидкости также упомянута морская вода, которая составляет 97% всех вод Земли. Чистую воду в итоге можно получать при испарении путём конденсации.

Прокомментировал изобретение Ган Хуан, почётный научный сотрудник департамента химической инженерии и соавтор исследования. Он сказал, что инновационный дизайн обладает огромным потенциалом для значительного повышения производительности солнечных панелей, причём эффективно и практично.

Другой соавтор исследования — профессор Кристос Маркидес, руководитель лаборатории чистых энергетических процессов. Он добавил, что внедрение инновации в виде листьев ускорит глобальный переход к возобновляемой энергетике. Более того, разработка одновременно решает две насущные глобальные проблемы: рост потребления энергии и растущий дефицит пресной воды.