Naukowcy z Uniwersytetu Rice w Teksasie stworzyli układ, który potrafi przekonwertować promieniowanie podczerwone (cieplne) na światło widzialne. Nosi on nazwę „hiperbolicznego emitera termicznego” i został zbudowany z wykorzystaniem nanorurek.
Ciepło na światło, czyli przerabiamy stratę na zysk
Ogniwa fotowoltaiczne buduje się dziś w taki sposób, żeby różne warstwy materiałów absorbowały różne długości fali. Oczywiście najbardziej pożądane jest światło od fioletowoniebieskiej strony widma, czyli o wysokiej częstotliwości, krótkiej fali, składające się z fotonów niosących dużą energię. Ale inne warstwy ogniwa słonecznego są w stanie przetworzyć także światło zielone czy nawet czerwone.
> Samochody elektryczne 2019 z największymi zasięgami – ranking TOP10
Podczerwień (promieniowanie cieplne) konwertuje się na energię w umiarkowanym stopniu. A ta, która powstaje podczas pracy ogniw, uważana jest za odpad ze względu na zbyt szerokie spektrum częstotliwości. Dlatego stosuje się różne metody chłodzenia ogniw fotowoltaicznych, żeby jak najszybciej odprowadzić od nich niepotrzebne ciepło. Naukowcy z Rice University zaproponowali jeszcze jeden mechanizm: przechwycenie tego promieniowania cieplnego, zawężenie jego widma do wybranego spektrum częstotliwości, a następnie przechwycenie takich fotonów w celu wygenerowania energii (źródło).
Badacze chcą w tym celu wykorzystać warstwę nanorurek, która w jednym kierunku zachowuje się jak metal (przewodzi energię), a w przeciwnym – jak izolator. Wzbudzane przez szerokie spektrum fotonów ładunki wędrowałyby przez materiał, by na jego końcu ponownie wzbudzać fotony. Jednak te byłyby już znacznie bardziej poukładane, tj. posiadałyby w dużej części określoną częstotliwość.
Mogłyby to być częstotliwości należące do pasma podczerwieni, ale możliwe jest również przesunięcie pasma ku błękitowi, czyli uzyskanie większej liczby fotonów o wyższej energii. Tak zbudowana warstwa nanorurek przechwytująca podczerwień po jednej stronie, po drugiej mogłaby zauważalnie… świecić.
Zdjęcie: wgłębienia w warstwie z nanorurek, które przechwytują fotony z zakresu podczerwieni, by przekonwertować je na fotony światła widzialnego (c) Chloe Doiron / Rice University