การออกแบบใหม่สำหรับเลเซอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยแสงแดดได้รับการเปิดเผยโดยนักวิจัยในแอลจีเรียและโปรตุเกส เลเซอร์พลังงานแสงอาทิตย์ซึ่งยังไม่ได้สร้างในห้องปฏิบัติการ คาดว่าจะทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงกว่าระบบที่มีอยู่ และอาจนำไปใช้ได้หลายอย่าง รวมถึงระบบที่ใช้พื้นที่ในการเก็บเกี่ยวพลังงานแสงอาทิตย์เพื่อใช้บนโลก
การใช้แสงแดดเป็นแหล่งสูบน้ำเพื่อผลิตแสงเลเซอร์มีการสำรวจอย่างกว้างขวางตั้งแต่ทศวรรษ 1960 เทคโนโลยีในปัจจุบันสามารถนำไปใช้ในการผลิตระบบเลเซอร์ที่คุ้มค่าด้วยกำลังและความสว่างสูง
ทศวรรษที่ผ่านมามีความก้าวหน้ามากมายในด้านเลเซอร์พลังงานแสงอาทิตย์ แต่การออกแบบที่มีอยู่อาจถูกจำกัดด้วยการใช้แท่งเลเซอร์ขนาดใหญ่เพียงแท่งเดียว แท่งนี้เป็นวัสดุที่ได้รับซึ่งผลิตแสงเลเซอร์ผ่านพลังงานที่ได้รับจากแหล่งกำเนิดปั๊ม ระบบสุริยะแบบแกนเดี่ยวมีแนวโน้มที่จะมีราคาแพงและประสบปัญหาการกระจายอุณหภูมิภายในแกนไม่เท่ากัน ซึ่งทำให้คุณภาพของลำแสงที่ผลิตลดลง
การจำลองเชิงตัวเลข
งานล่าสุดนี้ทำโดย Rabeh Boutaka ที่ศูนย์เพื่อการพัฒนาเทคโนโลยีขั้นสูงในแอลเจียร์ ทวาย เหลียง ที่ NOVA University Lisbon และ Abdelhamid Kellou จากมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี Houari Boumediene ทั้งสามคนทำการจำลองเชิงตัวเลขเพื่อช่วยในการออกแบบการตั้งค่าเลเซอร์พลังงานแสงอาทิตย์ที่เหมาะสมยิ่งขึ้น ระบบที่นำเสนอของพวกเขาจะทำงานใน TEM00 โหมดแสง: โหมดเลเซอร์พื้นฐานลำดับต่ำสุด โดยที่ความเข้มของแสงที่อยู่รอบๆ ศูนย์กลางของลำแสงเป็นไปตามการกระจายแบบเกาส์เซียนอย่างง่าย ทีมงานออกแบบรวบรวมแสงแดดโดยใช้กระจกพาราโบลา 10 บาน ระยะรวม XNUMX เมตร2.
โซลาร์เซลล์เดินต่อไปหลังพระอาทิตย์ตกดิน
เมื่อแสงนี้ถูกเก็บเกี่ยว แสงจะถูกส่งไปยังหัวเลเซอร์ ซึ่งมีการกระจายอย่างเท่าเทียมกันระหว่างหัวรวมซิลิกาหลอมละลายสี่ตัวและตัวนำแสง สุดท้าย แสงจะถูกใช้เพื่อปั๊มแท่งเลเซอร์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดเล็กสี่แท่งไปพร้อมๆ กัน ด้วยการตั้งค่าที่ทำให้มั่นใจได้ว่ากำลังของปั๊มจะกระจายเท่าๆ กันระหว่างแท่งเลเซอร์ ด้วยเหตุนี้ การออกแบบจึงหลีกเลี่ยงข้อจำกัดที่นำเสนอโดยเลนส์ความร้อน ซึ่งเป็นผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์ ซึ่งความผิดปกติของอุณหภูมิในวัสดุเชิงแสงจะส่งผลต่อเส้นทางที่แสงส่องเข้ามา
โดยรวมแล้ว ทีมงานของ Boutaka คำนวณว่าการเปลี่ยนแปลงของพวกเขาเพิ่มประสิทธิภาพการรวบรวมแสงของเลเซอร์พลังงานแสงอาทิตย์ที่ทำงานใน TEM เป็นสองเท่า00 โหมดนี้ส่งผลให้ประสิทธิภาพการแปลงแสงแดดเป็นเลเซอร์เพิ่มขึ้น 1.24 เท่าของการออกแบบก่อนหน้านี้ นักวิจัยมองเห็นการใช้งานที่เป็นไปได้มากมายสำหรับการออกแบบ รวมถึงวิธีการที่ดีกว่าในการตรวจสอบพื้นผิวและบรรยากาศของโลกโดยใช้ดาวเทียม พร้อมกับการกำจัดเศษอวกาศและการสื่อสารในห้วงอวกาศ
บางทีการประยุกต์ใช้ที่น่าสนใจที่สุดคือการพัฒนารูปแบบใหม่ของการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ ในกรณีนี้ Boutaka และเพื่อนร่วมงานเสนอว่าเลเซอร์พลังงานแสงอาทิตย์สามารถทำงานได้ในอวกาศ ซึ่งแสงแดดมีความเข้มมากกว่าบนโลกประมาณสองเท่า ลำแสงเลเซอร์สามารถยิงกลับมายังโลกและรวบรวมโดยเซลล์แสงอาทิตย์แบบเข้มข้น ในกระบวนการที่มีประสิทธิภาพมากกว่าการรวบรวมพลังงานแสงอาทิตย์ภาคพื้นดิน
งานวิจัยได้อธิบายไว้ใน วารสารโฟโตนิกส์เพื่อพลังงาน.
