Вопреки своему названию, солнечные батареи не запасают энергию, полученную от солнца. С помощью фотоэлектрической технологии они напрямую производят электричество. Новая технология, предложенная исследователями из Университета Хьюстона, улавливает тепло от солнца и сохраняет его в виде тепловой энергии.

Это позволит решить такие проблемы солнечной энергетики, как невозможность круглосуточного использования прямой солнечной энергии, ограниченные часы солнечного света, пасмурные дни. Статья о технологии опубликована в издании Joule.

Новый «гибрид» состоит из «молекулярного хранилища» и локализованного материала с фазовым переходом. Они разделены аэрогелем на основе диоксида кремния для поддержания необходимой разницы температур. Прибор позволяет накапливать как энергию в молекулярной форме, так и скрытую теплоту (тепло, выделяемое или поглощаемое в процессе фазового перехода при постоянной температуре). Такое устройство сбора и хранения в перспективе позволит получить источник бесперебойной энергии для работы в режиме 24/7.

Ученые добились эффективности поглощения в пределах 73–90%, в зависимости от масштабов установки. До 80% энергии, которая хранилась в устройстве в темное время суток, удалось выделить обратно; для светлого времени этот процент был еще выше. По словам ученых, такая эффективность связана со способностью прибора поглощать весь спектр солнечного света.

В качестве «молекулярного хранилища» использован норборнадиен-квадрициклан — комбинация двух изомеров полициклических углеводов, которые переходят из одной формы во вторую при поглощении солнечного света. Это вещество, по словам ученых, обладает высокой удельной энергией и хорошо выделяет тепло, к тому же способно оставаться стабильным в течение длительного периода хранения энергии.

Реакция превращения норборнадиена (слева) в квадрициклан. Прямая реакция идет при поглощении солнечного света, обратная — с выделением теплоты / © Researchgate

Устройство обеспечивает повышенную эффективность несколькими способами: солнечная энергия сохраняется в молекулярной форме, а не в виде тепла, поэтому со временем не рассеивается. А поскольку накопленная энергия хранится там же, где собирается, это избавляет от потерь, связанных с транспортировкой.

Особенно полезным кажется свойство нового устройства, которое позволяет работать с энергией в темное время суток, при слабом или вовсе отсутствующем солнечном излучении. Полученная ранее энергия собирается норборнадиен-квадрицикланом, который переходит в форму с более высокой энергией. Это дает устройству возможность производить тепловую энергию ночью даже эффективнее, чем днем, – отмечает автор статьи доктор Т. Рэндалл Ли.