Корейцы утопили солнечную батарею с неожиданным профитом.

Если вы когда-нибудь видели солнечную электростанцию, то знаете, сколько там геморроя уходит на очистку от пыли, снега и прочих штук, подло падающих с неба. Надо или специальный веник, или роботов, или Василича, или ещё что-то не менее инновационное.

Тут решили, что можно положить панели на дно бассейна.

Взяли самую обычную солнечную панель, покрыли её тонким слоем оксида галлия — и внезапно оказалось, что такая ячейка работает лучше и производит больше электричества, чем на воздухе.

Проблемы обычных панелей:
— Часть света отражается от поверхности панели и не используется.
— На поверхности кремния есть дефекты, где электроны и дырки (положительные заряды), созданные светом, могут встретиться и исчезнуть, не создав полезного тока.
— Прямой контакт с водой (типа дождя) может повредить панель и ухудшить её работу.

Возможно, они сначала искали просто защитный слой, а потом докрутили идею.

Слой оксида галлия всего 2,3 нанометра (это примерно 10-15 атомов в толщину), накатывается он поверх обычного антибликового слоя из нитрида кремния.

Напечатали контейнер, залили водой и положили в него ячейку. Померили параметры с плёнкой и без, в воде и на воздухе.

И — та-дам! — числа:
— Просто ячейка на воздухе: КПД 17,87%
— Ячейка с Ga₂O₃ на воздухе: КПД 19,04% (оксид галлия уже дает прирост).
— Просто ячейка в воде: КПД 19,36% (вода сама по себе улучшает работу за счет оптики).
— Ячейка с Ga₂O₃ в воде: КПД 21,56%.
Подросли и другие параметры, но это самое впечатляющее.

— Оксид даёт антибликовое покрытие. Снижает отражение света, причём особенно в ультрафиолетовой части спектра. Больше света поглощается — больше энергии вырабатывается.
— Оксид галлия "залечивает" дефекты на поверхности кремния.
— Коэффициент преломления воды ближе к коэффициенту преломления солнечной ячейки, чем у воздуха. Поэтому при погружении в воду свет меньше отражается от поверхности.
— У ячейки, погруженной в воду и освещенной светом, резко падает внутреннее сопротивление. Это значит, что зарядам становится намного легче двигаться внутри ячейки и достигать контактов.
— Самый интересный эффект — создание "электрического двойного слоя". На границе между Ga₂O₃ и водой молекулы воды (которые полярны) выстраиваются особым образом. Они создают тончайший слой, похожий на микро-конденсатор. Этот слой улучшает разделение зарядов. Он создает дополнительное электрическое поле, которое помогает "расталкивать" созданные светом электроны и дырки и направлять их к контактам. Он же увеличивает ёмкость, потому что система начинает работать эффективнее, накапливая и перераспределяя заряды на границе раздела.

В 20-х годах в Индии уже исследовали ячейки в воде, но их интересовала очистка и охлаждение, и предложили топить панели почаще.

Интересно, что в темноте эта ячейка в воде имела более высокое сопротивление, чем на воздухе. Вероятно, формирующийся электрический двойной слой без света может даже немного мешать переносу заряда, действуя как барьер. Но как только ячейку освещали, ситуация кардинально менялась. Сопротивление в воде резко падало.

Дальше соединили последовательно 10 таких гибридных ячеек, подключили их к модулю зарядки TP4056, смогли успешно заряжать обычный литий-ионный аккумулятор на 5000 мАч. Теперь ходят с этим аккумулятором и просят денег на целую станцию. Ну или хотя бы контракт на панели для буёв, подводных датчиков и для дождливых солнечных регионов.

Вероятно, в стоячих бассейнах действительно не попрёт, а вот в проточной воде — выглядит интересно.

--
Вступайте в ряды Фурье! Нынче инопланетяне не похищают людей так часто, как раньше. Похоже, мы не единственная планета, где сокращают финансирование космических исследований.

А так выглядит водокачка 2.0 – построенная нашим прииском в центре селения.

Электрический насос, работающий от солнечных панелей, поднимает воду из скважины – и закачивает в водонапорную башню, то бишь в поднятый на высоту резервуар.

Если открыть кран, то вода начинает литься самотеком.

@социальный_антрополог_на_службе_у_корпораций

Новый магнетрон приблизит к реальности космические электростанции

🇰🇷 Ученые из Университета Ханъян в Сеуле представили разработку, которая способна приблизить к реальности один из самых амбициозных инженерных проектов человечества – космические солнечные электростанции. Размещенные на геостационарной орбите на высоте около 36 тысяч км, такие станции могли бы круглосуточно собирать солнечную энергию и передавать ее на Землю с помощью микроволн, минуя атмосферные потери.

👉 Сама идея принадлежит американскому инженеру Питеру Глейзеру, который в 1968 году предложил собирать солнечный свет в космосе и передавать его на Землю в виде микроволнового излучения. Принцип прост: на орбите располагается крупная солнечная панель, преобразующая свет в электричество. Это электричество питает микроволновый передатчик, направляющий луч на Землю, на приемную антенну – ректенну. Та принимает сигнал, преобразует его обратно в ток и подает в энергосеть.

🤔 Однако воплотить эту идею в жизнь долгие годы мешали естественные технологические ограничения. Подсистема беспроводной передачи и сегодня остается самым дорогим и сложным элементом всей конструкции. Например, по проекту Китайской академии космических технологий (CAST) для станции мощностью 1 ГВт требуется около 128 тысяч микроволновых генераторов – магнетронов мощностью 12,5 кВт каждый с КПД всего 54%. Только эта часть установки оценивается почти в 9,2 млрд долларов, а ее масса превышает четыре тысячи тонн.

💰 Главная причина таких расходов заключалась в конструктивных ограничениях традиционных магнетронов с термоэлектронными катодами. В них электроны выбиваются с поверхности катода за счет нагрева, что требует сложных систем подогрева и энергопитания. Со временем катод теряет свои свойства, его поверхность загрязняется и разрушается – этот процесс известен как «отравление катода». В результате снижается мощность, уменьшается срок службы, и генератор приходится заменять задолго до исчерпания ресурса остальной системы.

👍 Корейские исследователи предложили заменить такие катоды на полевые эмиттеры — холодные катоды, в которых электроны высвобождаются не под действием температуры, а под влиянием сильного электрического поля. Этот эффект называется автоэлектронной эмиссией. Отказ от нагрева делает устройство проще, надежнее и значительно легче, что особенно важно в условиях, когда каждый килограмм груза на орбите стоит тысячи долларов.

💪 Кроме того, инженеры переработали саму архитектуру устройства. Они сделали форму резонаторных полостей асимметричной, применив так называемую схему «восходящего солнца». В этой конфигурации одна часть полостей немного шире другой, из-за чего электрические колебания в резонаторе распределяются неравномерно. Это помогает естественным образом разделять частоты колебаний и удерживать генерацию в стабильном рабочем режиме, устраняя паразитные колебания, которые раньше требовали установки дополнительных стабилизирующих элементов.

💻 Работоспособность новой конструкции была подтверждена серией цифровых экспериментов с использованием методов вычислительной электродинамики и моделирования электронных потоков. При напряжении 23,5 киловольта и магнитном поле 0,3 тесла новый магнетрон показал эффективность 85% и выходную мощность свыше 100 киловатт на частоте 2,45 ГГц. Для сравнения: коммерческие аналоги при тех же условиях обычно выдают лишь 10-15 киловатт с КПД около 60%. Таким образом, новая система оказалась примерно в восемь раз мощнее и на четверть эффективнее существующих аналогов, сохранив те же габариты и рабочие условия.

❗️По расчетам исследователей, применение новых источников позволит сократить массу и стоимость подсистемы беспроводной передачи примерно на треть. В пересчете на весь проект это означает снижение общей стоимости орбитальной станции на 30% – с 28 до 19,6 млрд долларов.

Но выгоды не ограничиваются космосом. Технологии мощной беспроводной передачи энергии открывают возможности и на Земле – от дистанционной зарядки электромобилей до питания удаленных инфраструктурных объектов.

📰 Материал доступен на сайте «Глобальной энергии»

Как часто самовозгораются различные автомобили

Отвечает интересная статистика от крупного американского страхового агрегатора AutoinsuranceEZ.

Пожаров на 100,000 авто:

🔥 Чистый ДВС — 1530
🔥 Гибриды — 3474
🔥 Электромобили — 25 (!)

Важно отметить, что это в США, а не в Китае, где тех же электричек значительно больше (как и новостей об их возгорании). Однако разница в цифрах настолько большая, что сложно представить какие-то сильные отличия на рынке Поднебесной.

Является ли мифом то, что электромобили горят чаще, чем авто с др. типами двигателя?

😁 — конечно!
🤔 — не знаю
🔥 — не миф! Горят они чаще ДВС

@GreenAgenda | Наши чаты