چند سال پیش، یک کارشناس اپتیک روشی برای تبدیل فلزات براق به سیاه مطلق ابداع کرد. این ترفند منجر به ساخت مادهای شد که به شکل ایدهآلی برای جذب نور خورشید مناسب بود — آنقدر که ژنراتورهای ساختهشده با آن ۱۵ برابر بیش از دستگاههای مشابه انرژی تولید کردند.
تیم تحقیقاتی از فلز سیاه برای توسعه یک طراحی جدید برای ژنراتورهای ترموالکتریک خورشیدی (STEG) استفاده کرد. این ژنراتورها میتوانند انواع مختلفی از انرژی گرمایی را به برق تبدیل کنند. با این حال، محدودیتهای فناوری به شدت پتانسیل آنها را کاهش داده بود، به طوری که فقط حدود ۱٪ از نور خورشید به برق تبدیل میشد — رقمی که در مقایسه با حدود ۲۰٪ برای سیستمهای پنل خورشیدی خانگی بسیار ضعیف به شمار میرود. طراحی جدید که در ۱۲ اوت در نشریه Light: Science & Applications منتشر شد، با ایجاد امکان کنترل دقیق هر لایه از دستگاه — که برخی از آنها از فلز سیاه ساخته شدهاند — این مشکل را برطرف کرده است.
به طور معمول، STEGها دارای بخشهای «داغ» و «سرد» هستند که بین مواد نیمههادی قرار میگیرند، و اختلاف دما بین این دو بخش از طریق پدیدهای به نام اثر سیبک (Seebeck effect) برق تولید میکند. برای دههها تمرکز بر بهبود مواد نیمههادی برای کنترل بهتر این اختلاف دما بوده است، همانطور که چونلی گو (Chunlei Guo)، نویسنده ارشد مطالعه و دانشمند علم مواد در دانشگاه راچستر، در بیانیهای توضیح داد. اما این رویکرد موفقیت محدودی داشت و به همین دلیل گو — خالق فناوری فلز سیاه — به سراغ بخشهای دیگری از دستگاه، یعنی همین بخشهای داغ و سرد، رفت.
طراحی گو مبتنی بر سه استراتژی ساخت بود که به شدت به لیزرها وابسته بودند. اول، تیم او تنگستن را با پالسهای لیزر فمتوثانیهای — پرتوهای فوقالعاده کوتاه که فلز را در مقیاس یک کوادریلیونیم ثانیه روشن میکردند — پردازش کردند تا آن را به فلز سیاه تبدیل کنند. به طور خاص، آنها ماده را به گونهای مهندسی کردند که بیشترین جذب نور خورشید را داشته باشد و در عین حال احتمال اتلاف گرمای ناخواسته به حداقل برسد.
