Stanford Üniversitesi’ndeki mühendisler, güneş ışığını her açıdan verimli bir şekilde toplayabilen ve sabit çıkış konumunda konsantre edebilen piramit şeklinde mercek geliştirdi.
Güneş teknolojilerindeki gelişmelere rağmen “Gün doğumundan gün batımına kadar değişen açılardan gelen güneş ışığından enerjiyi nasıl verimli bir şekilde toplayabiliriz?” sorusu kafalarda soru işareti olmayı koruyor.
Güneş panelleri, güneş ışığı doğrudan onlara çarptığında en iyi şekilde çalışır. Mümkün olduğunca fazla enerji yakalamak için birçok güneş enerjisi dizisi, gökyüzünde hareket ederken aktif olarak güneşe doğru döner. Bu onları daha verimli hale getirir ancak aynı zamanda inşası ve bakımı sabit bir sisteme göre daha pahalı ve karmaşıktır. Bununla beraber bu aktif sistemler gelecekte gerekli olmayabilir. Buradan hareketle Stanford araştırmacıları, ışığın açısı ve frekansı ne olursa olsun üzerine düşen ışığı verimli bir şekilde toplayıp konsantre edebilen bir cihaz tasarladı. Sistemin performansını ve arkasındaki teoriyi açıklayan bir makale, Microsystems & Nanoengineering’ de yayımlandı.
Araştırmacılar, noktası kesilmiş ters bir piramit gibi görünen cihazı Eksenel Dereceli İndeks Lensleri (Axially Graded Index Lenses / AGILE) olarak adlandırdı. Bununla beraber cihaz, bir güneş pilinin koruyucu üst yüzeyinin yerini alan bir katman oluşturacak bir dizi ters piramit şekline sahip.
Testlerde, prototiplerinde yüzeye çarpan güneş ışığını %90’ından fazlasını yakalayabilen araştırmacılar, çıkışta gelen ışıktan üç kat daha parlak noktalar oluşturdular. Araştırmacılara göre bu sistem güneş pillerinin üzerine bir katmana yerleştirildiklerinde, güneş dizilerini daha verimli hale getirebilir. Ayrıca yalnızca doğrudan güneş ışığını değil aynı zamanda dünyanın atmosferi, hava durumu ve mevsimler tarafından saçılan ışığı da yakalayabilir.
Diğer yandan bilim insanları, AGILE tasarımlarının güneş enerjisi endüstrisinde ve diğer alanlarda da kullanılabileceğini umuyor. Ayrıca AGILE, lazer kuplaj, görüntüleme teknolojileri ve eski aydınlatma yöntemlerinden daha fazla enerji verimli olan katı hal aydınlatma gibi aydınlatma gibi alanlarda çeşitli potansiyel uygulamalara da sahip. Bununla beraber prototipler için araştırmacılar, ışığı farklı derecelerde büken farklı camları ve polimerleri bir araya getirerek kademeli indeks malzemesi olarak bilinen şeyi yarattılar.
Stanford Üniversitesi’nde mühendislik araştırmacısı ve makalenin yazarlarından Nina Vaidya, en büyük zorluklardan birinin doğru malzemeleri bulmak ve yaratmak olduğunu söyledi. Vaidya şu bilgileri aktardı: “Bu yeni malzemeleri, bu yeni üretim tekniklerini ve daha iyi güneş yoğunlaştırıcıları oluşturmak için bu yeni AGILE konseptini kullanabilmek çok faydalı oldu. Bol ve uygun fiyatlı temiz enerji, acil iklim ve sürdürülebilirlik zorluklarını ele almanın hayati bir parçası ve bunu gerçeğe dönüştürmek için mühendislik çözümlerini katalize etmemiz gerekiyor.”