В Письма по прикладной физике, опубликованный AIP Publishing, исследователи из Стэнфордского университета сконструировали фотоэлектрический элемент, который собирает энергию из окружающей среды в течение дня и ночи, полностью избегая необходимости в батареях. Устройство использует тепло, утекающее с Земли обратно в космос, - энергию того же порядка величины, что и поступающее солнечное излучение.

Ночью солнечные элементы излучают и отдают тепло в небо, достигая температуры на несколько градусов ниже температуры окружающего воздуха. Разрабатываемое устройство использует термоэлектрический модуль для генерации напряжения и тока за счет температурного градиента между ячейкой и воздухом. Этот процесс зависит от тепловой конструкции системы, которая включает в себя горячую сторону и холодную сторону.

"Вы хотите, чтобы термоэлектрик имел очень хороший контакт как с холодной стороной, которая является солнечным элементом, так и с горячей стороной, которая является окружающей средой", - сказал автор Сид Ассававоррарит. "Если у вас этого нет, вы не получите от этого много энергии".

Команда продемонстрировала выработку энергии в своем устройстве днем, когда оно работает в обратном направлении и обеспечивает дополнительную мощность обычного солнечного элемента, и ночью.

Установка недорогая и, в принципе, может быть встроена в существующие солнечные элементы. Это также просто, поэтому строительство в отдаленных местах с ограниченными ресурсами возможно.

"Что нам удалось здесь сделать, так это собрать все это из готовых компонентов, иметь очень хороший тепловой контакт, и самой дорогой вещью во всей установке был сам термоэлектрик", - сказал автор Зунаид Омайр.

Использование электричества ночью для освещения требует нескольких ватт мощности. Текущее устройство генерирует 50 милливатт на квадратный метр, что означает, что для освещения потребуется около 20 квадратных метров фотоэлектрической площади.

"Ни один из этих компонентов не был специально разработан для этой цели", - сказал автор Шаньхуэй Фан. "Итак, я думаю, что есть возможности для улучшения, в том смысле, что, если бы каждый из этих компонентов действительно был спроектирован для нашей цели, я думаю, производительность могла бы быть лучше".

Команда стремится оптимизировать теплоизоляцию и термоэлектрические компоненты устройства. Они изучают технические усовершенствования самого солнечного элемента, чтобы повысить эффективность радиационного охлаждения, не влияя на его способность собирать солнечную энергию.