Amerykańscy naukowcy zwiększają wydajność generatorów termoelektrycznych 15-krotnie dzięki czarnej technologii metalowej

Nowa technologia STEG: przełom w wydajności energii słonecznej

Naukowcy z Uniwersytetu w Rochester (USA) opracowali nowatorski słoneczny generator termoelektryczny (STEG), który jest 15 razy bardziej wydajny od dotychczasowych rozwiązań. Urządzenie, wykorzystujące efekt Seebecka, może przetwarzać nie tylko światło słoneczne, ale także inne rodzaje energii cieplnej na energię elektryczną.

Na czym polega innowacja?

Dotychczasowe generatory STEG miały ograniczoną sprawność – większość przetwarzała mniej niż 1% energii słonecznej na prąd. Dla porównania, panele fotowoltaiczne osiągają sprawność rzędu 20%. Zespół z Rochester postanowił skoncentrować się nie na półprzewodnikach, ale na poprawie pochłaniania i rozpraszania ciepła po obu stronach urządzenia.

Trzy najważniejsze strategie poprawy wydajności

• Czarna technologia metalowa: Na gorącej stronie generatora zastosowano specjalnie modyfikowany wolfram, który dzięki nanoskalowym strukturom uzyskanym przy pomocy ultrakrótkich impulsów laserowych absorbuje więcej światła słonecznego.
• Miniaturowa szklarnia: Pokrycie czarnego metalu warstwą plastiku pozwoliło ograniczyć straty ciepła przez konwekcję i przewodnictwo, zwiększając temperaturę po gorącej stronie.
• Zaawansowane odprowadzanie ciepła: Na zimnej stronie użyto zlaserowanego aluminium, co podwoiło wydajność chłodzenia w porównaniu do standardowych radiatorów.

Praktyczne zastosowania i wsparcie badawcze

Podczas testów nowy STEG z powodzeniem zasilał diody LED znacznie efektywniej niż wcześniejsze urządzenia. Według autorów technologia może znaleźć zastosowanie w zasilaniu czujników bezprzewodowych, urządzeń noszonych czy systemów OZE na terenach pozbawionych sieci energetycznej.

„Przez dziesięciolecia skupiano się na poprawie materiałów półprzewodnikowych w STEG-ach i osiągano jedynie niewielkie wzrosty wydajności. W tym badaniu nie dotykaliśmy półprzewodników – skoncentrowaliśmy się na stronach gorącej i zimnej urządzenia. Dzięki lepszemu pochłanianiu energii słonecznej i zatrzymywaniu ciepła po stronie gorącej oraz lepszemu odprowadzaniu ciepła po stronie zimnej osiągnęliśmy zdumiewającą poprawę wydajności.”

– prof. Chunlei Guo, Uniwersytet w Rochester

Badania wsparły National Science Foundation, FuzeHub oraz Goergen Institute for Data Science and Artificial Intelligence.

Zobacz również:

• Zmiana strategii Columbus: sprzedaż farm OZE przez problemy „Czystego Powietrza”
• Kraków przyjmuje Strefę Czystego Transportu. Ograniczenia dla starych aut od 2026 roku
• Kraków bliżej Strefy Czystego Transportu? Ponad 40 organizacji apeluje do radnych
• Manifest branży czystego ciepła – 17 wielkich firm domaga się wsparcia UE
• Akademia Czystego Powietrza zaprasza na szkolenie. Jak rozliczyć i przejść kontrolę?

Źródło: ScienceDaily