Sonnenkollektoren funktionieren an einem bewölkten Tag mit Pyramidenlinsen

In einem in der Zeitschrift Microsystems & Nanoengineering stellten Forscher aus Stanford ein Gerät vor

ist in der Lage, Licht effektiv zu sammeln und zu konzentrieren. Es arbeitet mit Strahlung unterschiedlicher Frequenz und sammelt nicht nur direktes, sondern auch Streulicht.

Das optische Gerät - AGILE - ist ein invertiertes GerätPyramide mit abgeschnittenem Ende. Das Licht dringt in allen Winkeln in die quadratische, geflieste Oberseite ein und wird nach unten gerichtet, wodurch beim Verlassen ein hellerer Fleck entsteht.

Das Funktionsprinzip des Geräts ähnelt einer LupeGlas. Aber bei solchen Objektiven verschiebt sich der Fokus, wenn sich die Strahlungsquelle bewegt, und AGILE konzentriert die Sonnenstrahlen auf einen Punkt, unabhängig vom Winkel, in dem das Licht einfällt.

Ingenieure für ihr Gerät verwendetGläser und Polymere mit unterschiedlichem Brechungsindex. Die erzeugte Linse ist ein Material mit einem Gradientenindex. Ebenen ändern die Richtung des Lichts in Schritten und nicht in einer glatten Kurve. Gleichzeitig werden die Seiten der Pyramiden verspiegelt, so dass jede Strahlung, die in die falsche Richtung geht, zurückreflektiert wird.

AGILE Pyramidenanordnung. Quelle: Nina Vaidya, Universität Stanford

Mithilfe eines Prototypgeräts konnten Wissenschaftler mehr als 90 % des Lichts einfangen, das auf die Oberfläche der Linse trifft. Der Ausgang erzeugte Lichtpunkte, die dreimal heller waren als das einfallende Licht.

Solarmodule funktionieren am besten, wenn sie eingeschaltet sinddirektes Sonnenlicht fällt auf sie, erklären die Forscher. Um so viel Energie wie möglich zu sammeln, drehen sich viele Solaranlagen, um der Bewegung der Sonne zu folgen. Diese Technologie erhöht ihre Effizienz, macht jedoch die Herstellung und den Einsatz teurer. Mithilfe von AGILE lassen sich solche dynamischen Systeme aufgeben, glauben die Entwickler.

Sie glauben auch, dass das neue System für die Lichtsteuerung in Festkörperbeleuchtung, Laserverbindern und optischen Kommunikationsnetzen nützlich sein wird.

Titelbild: Nina Vaidya, Stanford University

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