Международной группе ученых впервые удалось продемонстрировать возможность получения измеримого количества электричества при помощи оптического диода непосредственно из холода космического пространства. Обращённое к небу инфракрасное полупроводниковое устройство использует разницу температур между Землей и космосом для получения энергии.
Схема экспериментальной установки
«Огромная вселенная сама по себе является термодинамическим ресурсом», — объясняет Шаньху Фан (Shanhui Fan), один из авторов исследования. «С точки зрения оптоэлектронной физики существует очень красивая симметрия между сбором входящего и исходящего излучения».
В отличие от использования поступающей на Землю энергии, как это делают традиционные солнечные панели, отрицательный оптический диод позволяет получать электричество, когда тепло покидает поверхность и устремляется обратно в космос. Направив своё устройство в космическое пространство, температура которого приближается к абсолютному нулю, группа учёных смогла получить достаточно большую разность температур для выработки энергии.
«Количество энергии, которое мы смогли получить при помощи этого эксперимента, на данный момент намного ниже теоретического предела», — дополняет Масаси Оно (Masashi Ono), другой автор исследования.
Учёные посчитали, что в текущем виде их устройство может генерировать около 64 нановатт на квадратный метр. Это крайне небольшое количество энергии, но в данном случае важно само подтверждение концепции. Прибор же авторы исследования в дальнейшем смогут оптимизировать, улучшив квантовые оптоэлектронные свойства материалов, которые они используют в диоде.
Расчеты показали, что с учётом атмосферных эффектов, теоретически, после некоторых улучшений, созданное учёными устройство сможет генерировать почти 4 Вт на квадратный метр, примерно в миллион раз больше, чем удалось получить в ходе эксперимента, и вполне достаточно, чтобы обеспечить питанием небольшие устройства, которым необходимо работать ночью. Для сравнения, современные солнечные панели вырабатывают от 100 до 200 Вт на квадратный метр.
Пока результаты продемонстрировали многообещающий эффект для устройств, направленных в небо, Шаньху Фан отмечает, что тот же принцип может быть применён для вторичного использования тепла, излучаемого от машин. На данный момент он и его группа сосредоточены на улучшении эффективности своего прибора.
Исследование опубликовано в научном издании Американского института физики (American Institute of Physics — AIP).
