Инженеры создали оптический концентратор, который собирает свет, падающий под разными углами, и концентрирует его в одной точке с эффективностью 90%. Устройство улучшит работу солнечных батарей.
В работе, опубликованной в журнале Microsystems & Nanoengineering, исследователи из Стенфорда представили устройство, способное эффективно собирать и концентрировать свет. Оно работает с излучением разных частот и собирает не только прямой, но и рассеянный свет.
Оптический прибор — AGILE — это перевернутая пирамида с обрубленным концом. Свет входит в квадратную, мозаичную верхнюю часть под любыми углами и направляется вниз, создавая более яркое пятно на выходе.
Принцип работы устройства похож на увеличительное стекло. Но в таких линзах фокус смещается при движении источника излучения, а AGILE концентрирует солнечные лучи в одной точки вне зависимости от того, под каким углом падал свет.
Инженеры использовали для своего устройства стекла и полимеры с разным коэффициентом преломления. Созданная линза — это материал с градиентным индексом. Слои изменяют направление света ступенчато, а не по плавной кривой. При этом стороны пирамид зеркальные, поэтому любое излучение, идущее в неправильном направлении, отражается обратно.
С помощью прототипа устройства ученые смогли захватить более 90% света, попадающего на поверхность линзы. На выходе формировались световые пятна, которые были в три раза ярче поступающего света.
Солнечные панели лучше всего работают, когда на них падает прямой солнечный свет, объясняют исследователи. Чтобы собрать как можно больше энергии, многие солнечные батареи вращаются, следуя за движением Солнца. Такая технология повышает их эффективность, но делает производство и использование более затратным. С помощью AGILE можно отказаться от таких динамических систем, полагают разработчики.
Они также считают, что новая система пригодится для управление светом в твердотельном освещении, лазерных соединителях и оптических сетях связи.
Изображение обложки: Nina Vaidya, Stanford University
