עדשה אופטית חדשה אוספת ומרכזת אור מפוזר ממספר כיוונים ללא רכיבים נעים, ומעוררת תקוות שהיא יכולה לעזור להפוך את התאים הסולאריים העתידיים ליעילים יותר. עוצב על ידי נינה וידיה ו אולב סולגורד באוניברסיטת סטנפורד, ארה"ב, העדשה מסתמכת אך ורק על מדדי השבירה הגוברים של שכבות זכוכית עוקבות כדי להפנות את האור. הצלחתו של אב טיפוס מעידה על כך שהוא יכול לשמש כמשטח בעל יכולת אריחים על פאנלים סולאריים.
כדי לשפר את היעילות של תאים סולאריים, חוקרים רבים עובדים על טכניקות לריכוז אור השמש הנכנס לאזורים קטנים יותר. ניתן לעשות זאת באמצעות מגוון רחב של הגדרות אופטיות מתקדמות - אך ליעילות אופטימלית, התקנים אלה חייבים לעבור לכיוון השמש בכל עת, מה שדורש מערכות מעקב יקרות ומורכבות.
כחלופה, וידיה וסולגורד תכננו עדשה שאוספת אור שמש מפוזר באופן פסיבי, על פני מגוון רחב של זוויות אירוע, ומרכזת אותו על נקודה אחת. המכשיר שכונה על ידי מעצביו Axially Graded Index Lens (AGILE), והוא מעוצב כמו פירמידה מרובעת הפוכה כשהקודקוד חתוך. הוא מורכב משמונה שכבות זכוכית, עם מדדי שבירה שגדלים בהדרגה לכיוון התחתית.
הודות לסידור זה, כאשר קרן אור נכנסת לריבוע הגדול יותר בחלק העליון של AGILE, הנתיב שלה מתעקל כלפי מטה כשהיא מתקדמת דרך הפירמידה. ללא קשר לזווית הפגיעה של האלומה בחלק העליון, לפיכך היא תהיה כמעט אנכית ברגע שהיא תגיע לריבוע הקטן בתחתית. וידיה וסולגורד גם ציפו את הצדדים המשופעים של הפירמידה שלהם במראה, כך שאור שאחרת עלול לברוח מהעדשה ישתקף פנימה.
חפש את החומרים הנכונים
כדי לבנות גרסת אב-טיפוס של AGILE, ערכו Vaidya ו-Solgaard חיפוש נרחב אחר חומרי זכוכית אפשריים. משקפיים אלה יצטרכו לעמוד בדרישות מחמירות, כולל היכולת לשדר טווח רחב של אורכי גל מהספקטרום הסולארי, המשתרע על פני כ-300 עד 1200 ננומטר. החומרים יצטרכו גם להציג שיעורים דומים של התפשטות תרמית, תוך שהם עדיין מקיפים מגוון רחב של מדדי שבירה.
לאחר שהצמד זיהו סט של משקפיים אופטיים שעמדו בתנאים אלה, הם ייצרו אב טיפוס על ידי הצמדת השכבות יחד לערמה אנכית, לפני שחתפו את צורת הפירמידה של העדשה וציפו אותה באלומיניום מחזיר אור.
תאים סולריים של קיריגמי עוקבים אחר השמש
בניסויים הראשוניים שלהם, אותם הם מתארים מיקרו-מערכות וננו-הנדסה, החוקרים הראו כי AGILE העבירה למעלה מ-90% מהאור המפוזר הנכנס, מרוכז במקום בשליש מגודל המשטח המרובע העליון. בהתבסס על תוצאה זו, הם מציעים שניתן לצפות בפאנלים סולאריים במערכים של אריחי AGILE, אשר לא רק יאפשרו לפאנלים ללכוד את אור השמש באופן פסיבי לאורך היום, אלא גם יאפשר להם לקצור את האור המפוזר המפוזר על ידי האטמוספירה של כדור הארץ.
הצמד מדווח כי השלב הבא יהיה להראות כיצד ניתן לייצר את AGILE בקנה מידה גדול, באמצעות טכניקות הכוללות ציפוי בהתזה, דפוס והדפסת תלת מימד.
