출처: cosmosmagazine.com
등급이 매겨진 지수 유리 피라미드 제작의 여러 단계 : 태양 전지와 광학 접촉 할 때 마지막 단계 (오른쪽 하단 모서리)의 피라미드는 입사 광의 대부분을 흡수하고 집중시켜 어둡게 보입니다. 크레디트 : 니나 바이디아
태양 전지 패널은 미래의 지속 가능한 에너지 생산에 중요한 역할을 할 것이지만 햇빛이 직접 닿을 때 가장 잘 작동합니다. 이것은 햇빛이 구름 덮개에 의해 확산되거나 태양이 하루 종일 위를 지나갈 때 문제가 될 수 있습니다.
많은 태양 전지판은 가능한 한 많은 에너지를 포착하기 위해 태양을 향해 활발히 회전합니다. 이로 인해 고정 된 상태로 유지되는 것보다 구축 및 유지 보수가 더 비싸고 복잡해집니다.
그러나 움직이는태양 전지판엔지니어링 연구원이 각도 나 주파수에 관계없이 떨어지는 빛의 90 %를 포착하고 세 배 더 밝게 집중시킬 수있는 장치를 설계했기 때문에 미래에는 필요하지 않을 수 있습니다.
이연구Microsystems & Nanoengineering에 발표되었습니다.
"그것은 완전히 수동적 인 시스템입니다 - 소스를 추적하거나 움직이는 부품을 갖기 위해 에너지가 필요하지 않습니다."라고 미국 스탠포드 대학에서 박사 과정 학생으로 연구를 완료 한 Nina Vaidya는 현재 영국 사우샘프턴 대학의 우주 비행사 및 우주선 공학 조교수입니다.
"위치를 이동시키는 광학 초점이 없거나 추적 시스템이 필요하면 빛을 집중시키는 것이 훨씬 간단해집니다."
AGILE – 축 등급 지수 렌즈
이 장치는 축 등급 인덱스 렌즈를 의미하는 AGILE이라고하며 포인트가 잘린 거꾸로 된 유리 피라미드처럼 보입니다.
그것은 어떻게 작동하는지와 같이 조금 작동합니다.확대경화창한 날에 햇빛을 더 작고 밝은 지점에 집중할 수 있습니다. 그러나 돋보기의 초점은 태양처럼 움직이기 때문에 하루 종일 태양 광 전지의 특정 영역에 햇빛을 집중시키고 싶을 때 도움이되지 않습니다.
AGILE을 사용하면 빛이 모든 각도에서 넓은 사각형 상단으로 들어가고 아래쪽의 동일한 위치에 집중되도록 깔때려서 광전지 위에 있는 좁은 바닥에서 더 밝은 지점을 만듭니다.
"우리는 빛이 들어와 소스가 방향을 바꿀 때에도 같은 위치에 집중하는 무언가를 만들고 싶었습니다."라고 Vaidya는 설명합니다. "우리는 검출기나 태양 전지를 계속 움직이거나 시스템을 소스와 마주 보도록 이동하지 않아도 됩니다.
스탠포드의 전기 공학 교수이자 Vaidya의 박사 고문 인 Olav Solgaard는 다음과 같이 말합니다 : "이상적인 AGILE은 공기와 동일한 굴절률을 가지며 점차 높아집니다 - 빛은 완벽하게 부드러운 곡선으로 구부러집니다.
"그러나 실용적인 상황에서는 이상적인 AGILE을 갖지 못할 것입니다."
대신, 프로토 타입 AGILE은 등급을 매긴 색인 재료로 알려진 것으로 만들어져 있으며, 이는 빛을 다른 각도로 구부리는 다양한 안경과 폴리머 층으로 구성됩니다. 이 레이어는 들어오는 빛의 방향을 출력쪽으로 거의 수직으로 올 때까지 단계적으로 변경합니다.
AGILE을 이론에서 현실로 가져 오기
AGILE 프로토타입을 제작할 때 가장 큰 과제 중 하나는 서로 호환되면서 광범위한 광을 들여보내고, 통과할 수 있게 하고, 점점 더 출력쪽으로 구부릴 수 있는 올바른 상용 재료를 찾고 만드는 것이었습니다.
예를 들어, 한 유리가 다른 유리와 다른 속도로 열에 반응하여 팽창하면 전체 장치가 깨질 수 있습니다. 이 소재는 또한 형상으로 가공되고 내구성을 유지할 수 있을 만큼 견고해야 했습니다.
프로토 타입의 측면은 또한 잘못된 방향으로 돌아가는 빛을 바닥쪽으로 되돌아 가기 위해 미러링됩니다.
이러한 AGILE 장치는 상단의 레이어에 설치할 수 있습니다.태양 전지태양 전지판을 보호하는 기존의 캡슐화를 대체하고 개별 장치의 좁아지는 피라미드 사이에서 냉각 및 회로가 실행될 수있는 더 많은 공간을 창출 할 것입니다.
"이러한 새로운 재료를 사용할 수 있기 위해, 이러한 새로운 제조 기술과 더 나은 태양 집중 장치를 만들기위한 새로운 AGILE 개념은 매우 보람있는 일이었습니다."라고 Vaidya는 결론지었습니다.
"풍부하고 저렴한 청정 에너지는 긴급한 기후 및 지속 가능성 문제를 해결하는 데 중요한 부분이며, 이를 실현하기 위해 엔지니어링 솔루션을 촉매해야합니다."
