Однако проблема такого типа генерации энергии заключается в его низкой эффективности. В большинстве современных солнечных термоэлектрических генераторов менее 1% солнечного света преобразуется в электричество. Коммерчески доступные фотоэлектрические системы достигают более 20%.

Однако исследователям из Рочестерского университета в Великобритании удалось значительно сократить этот разрыв в эффективности. Они разработали устройство СТЭГ, способное генерировать в 15 раз больше энергии, чем предыдущие генераторы.

«Десятилетиями исследования были сосредоточены на совершенствовании полупроводниковых материалов, используемых в СТЭГ, и добились небольшого прогресса в повышении общей эффективности», — говорит Чуньлэй Го, профессор оптики и физики.

Новые высокоэффективные СТЭГ изготовлены из специально обработанного черного вольфрама, который способен избирательно поглощать свет на определенных длинах волн. Исследователи также использовали лазер для травления наноструктур в металле, что улучшает поглощение тепла и одновременно снижает теплопотери.

Наноструктуры в СТЭГ. Источник изображения: Фотография Рочестерского университета

Исследователи также покрыли чёрный металл слоем пластика, «чтобы создать своего рода мини-теплицу», как объясняет Го. Это решение позволяет сохранять ещё больше тепла и повышать температуру на горячей стороне. В зависимости от концентрации солнечного излучения температура варьировалась от 40 до 120 °C.

Наконец, они также обработали холодную сторону СТЭГ лазером. В качестве материала использовался алюминий, который лучше рассеивает тепло. Лазерная обработка удвоила эффективность охлаждения по сравнению с необработанным радиатором. Разница температур составила от 5 до 25 °C.

В своём исследовании Го и его команда продемонстрировали, как их СТЭГ можно использовать для питания светодиодов гораздо эффективнее, чем существующие методы. По словам Го, эта технология также может использоваться для питания беспроводных датчиков, портативных устройств или в качестве автономных систем возобновляемой энергии в сельской местности.

Возможно также сочетание с фотоэлектрической энергией. Однако очень высокие температуры в данном случае нежелательны, поскольку фотоэлектрические модули становятся всё менее эффективными с повышением температуры. Поэтому необходимо найти оптимальное решение, при котором и фотоэлектрическая система, и СТЭГ смогут оптимально генерировать энергию.

Иная ситуация складывается для электростанций, которые концентрируют солнечную энергию в одной точке для нагрева жидкости и используют пар для привода турбины. В этом случае отходящее тепло очень велико, что создаёт оптимальные условия для термоэлектрических генераторов.

Однако, прежде чем СТЭГ смогут использоваться в больших масштабах, необходимо снизить затраты на их производство. Они значительно выше, чем у фотоэлектрических систем.