@ 2020.02.09 , 10:00

可以在夜间发电的太阳能电池板

尽管太阳能电池板技术非常有益,但它们无法在夜间发电。现在,或许可以制造出全天候运行的太阳能电池板。

最新研究表明,最理想条件下,特殊设计的光伏电池在夜间可以实现白天四分之一的产能。

为了实现这一目标,我们需要合并热辐射电池——因辐射冷却产生能量的设备,其中电池发出红外线或热辐射,同时产生少许能量。

热辐射电池正在制造业中接受检验,在这些领域中,它们被用于转换废热,如发动机产生的高温。

对于夜间太阳能电池板,将电池指向寒冷的夜空是一种利用其特性发电的方法。

加州大学戴维斯分校的电气和计算机工程师Jeremy Munday说:“我们正在考虑,如果我们将其中设备安置在温暖的地方并对准天空,然后会怎样?”

为了使红外辐射达到效果,我们需要使用与常规太阳能电池板不同的材料,这些材料通常会集中在可见光上(尽管研究人员还尝试了可以同时捕获两者的单元)。

下一步是弄清楚哪种材料和电子产品可以拼装成有效的面板,能够将夜空和空间用作散热器——用数学模型指导设计。

Munday说:“常规的太阳能电池通过吸收阳光发电,这会导致设备两端出现电压,进而制造出电流。在新电池中,取而代之的是发出光子,电流和电压沿相反的方向运行,但仍可发电。不同的材料,但物理原理相同。”

根据研究人员的计算,在理想条件下,太阳能发电场每平方米可输出50瓦的功率——在开放、干旱的环境里,许多太阳能发电场总体上可提高约12%的效率。

去年,斯坦福大学的研究人员也制造了一台原型系统,利用夜空和地球之间的热失衡从红外辐射中产生电能。

尽管距离实际应用还有很长的路要走,但一旦实用化(目前Munday和他的同事们只开发出原型),这可能是一种相对便宜且清洁的能源,可以使太阳能电池24小时运转。

研究人员在论文中总结道:“深空空间提供了一个有趣的低温散热器般的环境,我们有机会通过巧妙利用辐射学、光学和材料科学发掘出其中蕴藏的能源潜力。”

该研究已发表在ACS Photonics上。

本文译自 sciencealert,由译者 majer 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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