マイクロピラミッドレンズは太陽光パネルに当たる光を3倍にする

マイクロピラミッドレンズは太陽光パネルに当たる光を3倍にする
A render of the AGILE solar panel lens, which features a pyramid-like design
画像クレジット: Nina VaidyaとXuan Wuによるビデオからの静止画

逆ピラミッドのような小さなレンズを積み重ねることで、太陽光パネルの電力を増強し、晴れの日も曇りの日もあらゆる角度からより多くの光を捉えることができるようになる。

太陽光パネルは直射日光下で最も効率的に機能します。そのため、一部の太陽光発電システムは、空を横切る巨大な火球を追跡し、最大の光を得るために火球の方角を向きを変えます。残念ながら、このような追跡技術は高価であり、可動部品が故障する可能性もあります。

こうした欠点が、スタンフォード大学の研究者たちの研究を刺激し、代替手段の開発へと導きました。その結果生まれた技術「軸方向グレーデッドインデックスレンズ(AGILE)」は、拡散光下でも静止型太陽電池パネルの効率を向上させる手段を提供すると、論文著者のニーナ・ヴァイディア氏とオラフ・ソルガード氏は査読付き論文で述べています。AGILEレンズの試作アレイは、最良の条件下では90%の電力を維持しながら、従来の3分の1の面積に光を集光することに成功しました。また、光がより斜めに入射した場合、より基本的な集光装置をはるかに上回る性能を発揮しました(集光装置は光強度を犠牲にしても、集光角度に関しては優位に立つ場合があります)。 

太陽光パネルからより多くのエネルギーを引き出すために光を集光する技術は目新しいものではないが、著者らはフレネルレンズやミラーといった集光装置では「わずかな受光角」しか得られないと指摘している。ちなみに、このピラミッド型のデザインは、論文と同時に公開されたレンダリング動画でも魅力的な印象を与えている。

AGILE lens prototype shown in three stages of development
AGILEレンズのプロトタイプは開発段階の3段階に分かれている。A:接合ガラス。B:アルミニウム側壁付き。C:光を吸収する太陽電池付き。画像クレジット: Nina Vaidya

インターネットには、太陽エネルギーをより多く捕捉するのに役立つ優れたアイデアが溢れています。その多くは、蝶の羽、ハエの目、花びら、さらにはフグなど、自然界の生物から着想を得ています。ヴァイディア氏によると、AGILEの設計は「自然界から生まれたものではありません」とのことですが、論文では「AGILEには、魚類(例えば、グナトネムス)の網膜や昆虫(例えば、チョウ目)の複眼に見られる特徴があります。そこでは、屈折率分布型構造が反射防止として機能し、透過率を最大化するとともに、カモフラージュも可能にしています」と述べられています。

研究者らはAGILEを商品化する計画は発表していないが、スタンフォード大学のプレスリリースによると、プロトタイプは太陽光発電産業を念頭に、容易に入手可能な材料を使用して設計されたという。

「豊富で手頃な価格のクリーンエネルギーは、喫緊の気候変動と持続可能性の課題に対処する上で不可欠です」とヴァイディア氏は述べた。「それを実現するには、工学的な解決策を促進する必要があります。」

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ハリ・ウェーバーはTechCrunchのシニアライターとして気候変動問題を担当していました。彼女の記事はGizmodo、Fast Company、VentureBeat、dot.LA、Input、The Next Webにも掲載されています。お問い合わせは[email protected]まで。

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