太陽電池パネルはしばらく前から使用されていますが、その材料で作られているため、太陽エネルギーの約4分の1以上を使用可能な電気に変換することができません。 MITの計算によると、日当たりの良いアリゾナ州の平均的な家は、毎日のエネルギーニーズを満たすために、約574平方フィートのソーラーパネル（約15％の効率を想定）を必要とします。 寒くて灰色の冬のバーモントでは、同じ家には861平方フィートが必要です。 それはたくさんのパネルです。
そのため、MITの研究者は、太陽光を変換するまったく新しいプロセスで実験を行ってきました。これは、非常に高い温度を利用して効率を高めるプロセスです。 大規模に機能する場合、今後数年間で非常に効率的な太陽電池パネルが登場し、太陽エネルギーのゲームを変える可能性があります。
「私たちの研究により、太陽光発電のエネルギー変換の基本的な制限に対処しようとしています」と、プロジェクトを率いる研究者の1人であるDavid Biermanは言います。
この技術は日光を熱に変え、熱を再び光に変換します。 このプロセスでは、「吸収体-エミッター」と呼ばれる種類の集光器を使用し、太陽光を熱に変える固体ブラックカーボンナノチューブの吸収層を使用します。 温度が摂氏1, 000度に達すると（多くの火山の溶岩のように暑いだけで、考えを与えてくれます）、フォトニック結晶で作られた発光層は、太陽電池が使用できる一種の光としてエネルギーを送り返します。
光学フィルターは、使用できない光の粒子をすべて反射します。これは「フォトンリサイクル」と呼ばれるプロセスです。これにより、効率が大幅に向上し、細胞は現在の標準の2倍の効率になります。
この技術は、「ホットソーラーセル」と呼ばれています。最近、 MIT Technology Reviewの「2017年の10のブレークスルーテクノロジー」の1つに選ばれました。出版社の編集者は、2002年から毎年このリストを編集しています。 、脳インプラントから自動運転トラック、360度の自撮りが可能なカメラまで、 MIT Technology Reviewによると、「経済と政治に影響を与え、薬を改善し、文化に影響を与えます」。 「一部は現在展開中です。他のものは開発に10年以上かかるでしょう」と編集者は言います。 「しかし、あなたは今それらすべてについて知っているべきです。」
ブラックカーボンナノチューブは、パネルの吸収体-エミッター層を構成します。 （MIT） この技術は、非常に基本的なレベルで標準の太陽電池より優れています。 ほとんどの場合シリコンである標準セルの半導体材料は、一般に紫から赤のスペクトルの光のみをキャプチャします。 これは、太陽光スペクトルの残りが失われることを意味します。 この根本的な問題のため、太陽電池は太陽光エネルギーの約3分の1しか電気に変換できません。 太陽電池の理論上の最大効率であるこの上限は、Shockley-Queisser限界と呼ばれます。 最も効率的な材料は依然として非常に高価であるため、家庭用に作られたソーラーパネルは、一般的にShockley-Queisserの制限よりはるかに低く変換されます。 しかし、ホットソーラーセルでは、50年以上にわたってこの制限が設定されていたことが歴史でした。
この時点では、研究者にはプロトタイプしかありません。 これらの熱い太陽電池が市場に出回るのは10年以上も前のことかもしれません。 現在、材料は非常に高価であるため、セルを商業用途に必要なサイズのパネルに変えることは困難です。
「私たちは、人々と彼らの問題に役立つ解決策である電力を実際に生成するために、デバイスのスケールアップに関連するあらゆる問題を解決する必要があります」とビアマンは言います。
ビアマンとプロジェクトの同僚であるアンドレ・レナート、イワン・セラノビッチ、マリン・ソルジャチッチ、ウォーカー・チャン、エブリン・N・ワンは、これらの限界を乗り越えることができると楽観的です。 彼らはまた、後で使用するために余分な熱を蓄える方法を見つけ出すことを望んでいます。 それは冬の最も曇りの日にクリーンエネルギーを意味する可能性があります。 バーモントでも。
