Naukowcy z University of Rochester opracowali przełomowe rozwiązanie, które może otworzyć nowy rozdział w rozwoju odnawialnych źródeł energii. Zespół badawczy kierowany przez prof. Chunlei Guo z Institute of Optics stworzył generator termoelektryczny zasilany energią słoneczną (STEG), którego wydajność jest piętnastokrotnie wyższa niż dotychczasowych urządzeń tego typu. Badania, opublikowane w czasopiśmie Light: Science and Applications, zostały wsparte przez National Science Foundation, FuzeHub oraz Goergen Institute for Data Science and Artificial Intelligence.

W odróżnieniu od powszechnie stosowanych paneli fotowoltaicznych, STEG-i wykorzystują nie tylko światło, ale również różne formy energii cieplnej. Ich działanie opiera się na zjawisku Seebecka – różnica temperatur między stroną gorącą i zimną urządzenia powoduje przepływ prądu. Dotychczas jednak tego rodzaju technologie cechowała niska efektywność – nieprzekraczająca 1 proc. konwersji energii słonecznej na elektryczną.

Naukowcy z Rochester przełamali te ograniczenia, koncentrując się nie na samych półprzewodnikach, lecz na stronach gorącej i zimnej urządzenia.  Zastosowano technologię tzw. czarnego metalu – powierzchnia wolframu została poddana działaniu ultrakrótkich impulsów laserowych, które wytworzyły nanostruktury zwiększające pochłanianie promieniowania słonecznego i jednocześnie ograniczające straty ciepła.

Dodatkowo zespół stworzył swoistą „miniaturową szklarnię” poprzez osłonięcie czarnego metalu warstwą tworzywa sztucznego, co pozwoliło zatrzymać więcej energii cieplnej. Na stronie zimnej natomiast zastosowano podobną metodę laserowej obróbki aluminium, dzięki czemu powstał wydajny radiator zdolny do dwukrotnie skuteczniejszego odprowadzania ciepła niż tradycyjne rozwiązania.