Сегодня основное направление развития солнечной энергетики — разработка более дешёвых и эффективных фотоэлементов. Однако, даже если их эффективность приблизится к 100%, всё равно останется проблема низкой концентрации солнечной энергии — в среднем чуть больше киловатта на квадратный метр. Солнечные электростанции занимают очень много места. Кроме того, они плохо улавливают рассеянный свет и нуждаются в относительно дорогих механизмах слежения за солнцем, чтобы эффективно работать утром и вечером, а не только в полдень.Исследователи Массачусетского Технологического Института подошли к проблеме с другой стороны. Они обратили внимание на то, что в современных солнечных электростанциях стоимость самих фотоэлементов составляет лишь около трети цены установки. Две трети приходится на механические конструкции, аккумуляторы, инверторы, арендную плату или налог на землю, на которой расположена электростанция.
Учёные решили отказаться от традиционных плоских панелей и создать объёмные структуры, в которых элементы расположены под разными углами. Результаты компьютерного моделирования и экспериментов с установками небольшого масштаба показали, что такие структуры гораздо эффективнее чем плоские панели в утренние и вечерние часы и дешевле подвижных конструкций, следящих за солнцем.
Несмотря на то, что их батареи содержат избыточное число фотоэлементов, их использование экономически выгодно за счёт гораздо лучших характеристик. “Кубики” и “гармошки” работают на полную мощность практически весь световой день и гораздо лучше улавливают рассеянный свет, когда солнце скрыто за облаками. Более равномерная и предсказуемая выработка энергии снижает требования к аккумуляторам.
Ещё одни большой плюс — трёхмерные структуры занимают гораздо меньше места. Это открывает новые возможности использования их в городской архитектуре. Например, предлагается использовать вертикальные “солнечные колонны” для подзарядки электровелосипедов или располагать панели не только на крышах, но и на стенах зданий.
Скачать полный доклад в формате PDF можно здесь.