Следующий шаг в увеличении эффективности солнечных батарей сделала совместная команда инженеров из университетов Пенсильвании и Иллинойса. Их изделие принадлежит к классу концентрирующей фотовольтаики, т.е. использует линзы для концентрации солнечного света на небольших фотоэлементах.

Существующие аналоги, использующие линзы, уже есть – например, подобные фотоэлементы используются на МКС. Однако, они дороги в производстве, и требуют сложной системы наведения для слежения за солнцем, потому что сфокусированный луч света перемещается вместе с Солнцем. Для получения значимой отдачи такие панели должны быть размером примерно с придорожный рекламный щит. В результате, их не получится разместить на крыше своего дома.

Промышленные концентрирующие панели

Команда инженеров стремится удешевить и упростить производство. Линзы сделаны из пластика (для пробного образца они были напечатаны на 3D-принтере). Миниатюрные (всего 1 мм2) фотоэлементы сделаны из арсенида галлия. Для подстройки фокусировки из-за движения Солнца инженеры сделали структуру панелей трёхслойной.

Верхний слой содержит линзы, нижний – вогнутые зеркала, помогающие фокусировать свет, интенсивность которого в результате увеличивается примерно в 200 раз. А между ними расположен слой из стекла или пластика, содержащий фотоэлементы, который и передвигается в одной плоскости при помощи моторов.

Этот слой находится в оптическом масле, снижающем трение, что уменьшает энергетические расходы на работу моторов. Такая конструкция способна эффективно фокусировать свет на фотоэлементе в течение всего 8-часового светового дня, при этом сдвигать средний слой приходится всего в пределах одного сантиметра. Общая толщина панели составляет 1 см, и на 99% она состоит из плексигласа, что в перспективе делает её производство недорогим.

Ноэль Крис Гибинк, ассистент профессора, рассказывает :

«Мы стремимся к тому, чтобы такую микротракинговую панель можно было разместить на крыше дома точно так же, как классическую, и при этом получать от неё гораздо больший выход. Простота нашего решения однозначно имеет практическую значимость».

Конечно, для эффективной работы панели ей требуется воздействие прямого солнечного света. В пасмурную погоду она не сможет концентрировать свет и потеряет преимущество в эффективности.