Учёные из Университета Катара разработали и протестировали в реальных условиях необычный сферический фотоэлектрический модуль. Устройство способно принимать солнечный свет практически с любого направления без механической системы слежения за Солнцем.
Прототип представляет собой сферу диаметром 0,70 м с 450 односторонними кремниевыми солнечными элементами размером 52×52 мм. Фотоэлементы соединены последовательно и закреплены на непрозрачном пенополистирольном основании, покрывая около 80% поверхности сферы.
Главная особенность конструкции — чашеобразный полусферический отражатель из полированного алюминия, окружающий нижнюю часть сферы. Его эффективное альбедо достигало 0,95, а отражающая площадь составила примерно 3,07 м². Радиальный зазор между сферой и отражателем — 0,40 м.
Свет, который без отражателя не попадал бы на солнечные элементы, направлялся на нижнюю полусферу. Согласно моделированию, отражатель увеличивал выработку энергии примерно на 71% по сравнению с такой же сферой без него. При этом проекция всей установки на землю составляет всего около 1,74 м².
Сферическая форма распределяет фотоэлементы по множеству углов наклона и азимутов, поэтому у конструкции нет единственного предпочтительного направления на Солнце, в отличие от плоской панели.
Однако безусловного преимущества по выработке энергии и её стоимости обнаружить не удалось. Моделирование для летнего периода с июня по август 2025 года показало: сферический модуль с отражателем произвёл 113,0 кВт·ч против 105,3 кВт·ч у плоской панели — преимущество в 7,3%.
При расчёте за полный год результат оказался обратным: 405,5 кВт·ч у сферы против примерно 425,0 кВт·ч у оптимально размещённой плоской панели. Сферическая система выигрывала лишь в четырёх месяцах из двенадцати.
Расчётная приведённая стоимость электроэнергии (LCOE) для сферы также оказалась выше — $0,0424 за кВт·ч против $0,0320 у плоской панели, то есть примерно на 32,5% больше.
Исследователи испытывали систему в Дохе в течение девяти дней. Автоматизированный комплекс на базе микроконтроллера ESP32 регистрировал напряжение, ток, мощность, температуру поверхности и параметры окружающей среды.
За период испытаний экспериментальная установка произвела 183,17 Вт·ч в реальных условиях, отличающихся от стандартных лабораторных STC. Для сравнения использовалась обычная плоская панель, обращённая на юг под фиксированным углом 25°.
После девяти суток работы без очистки от пыли выходная мощность сохранялась примерно на уровне 92% от первоначальной. Это может указывать на определённую устойчивость сферической конструкции к загрязнению, хотя количество осевшей пыли отдельно не измерялось.
Разработчики рассматривают нынешний образец прежде всего как подтверждение работоспособности технологии, а не как готовое коммерческое решение.
Преимущества такой системы могут проявиться там, где оптимальная ориентация плоских панелей невозможна: в частном секторе, при низком положении Солнца в приполярных широтах, при ограниченной возможности поворота конструкции или при сложном доступе для обслуживания и очистки от пыли и грязи.