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最新研究表明,最理想條件下,特殊設(shè)計的光伏電池在夜間可以實現(xiàn)白天四分之一的產(chǎn)能。
為了實現(xiàn)這一目標(biāo),我們需要合并熱輻射電池——因輻射冷卻產(chǎn)生能量的設(shè)備,其中電池發(fā)出紅外線或熱輻射,同時產(chǎn)生少許能量。
熱輻射電池正在制造業(yè)中接受檢驗,在這些領(lǐng)域中,它們被用于轉(zhuǎn)換廢熱,如發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的高溫。
對于夜間太陽能電池板,將電池指向寒冷的夜空是一種利用其特性發(fā)電的方法。
加州大學(xué)戴維斯分校的電氣和計算機(jī)工程師Jeremy Munday說:“我們正在考慮,如果我們將其中設(shè)備安置在溫暖的地方并對準(zhǔn)天空,然后會怎樣? ”
為了使紅外輻射達(dá)到效果,我們需要使用與常規(guī)太陽能電池板不同的材料,這些材料通常會集中在可見光上(盡管研究人員還嘗試了可以同時捕獲兩者的單元)。
下一步是弄清楚哪種材料和電子產(chǎn)品可以拼裝成有效的面板,能夠?qū)⒁箍蘸涂臻g用作散熱器——用數(shù)學(xué)模型指導(dǎo)設(shè)計。
Munday說:“常規(guī)的太陽能電池通過吸收陽光發(fā)電,這會導(dǎo)致設(shè)備兩端出現(xiàn)電壓,進(jìn)而制造出電流。 在新電池中,取而代之的是發(fā)出光子,電流和電壓沿相反的方向運(yùn)行,但仍可發(fā)電。不同的材料,但物理原理相同。 ”
根據(jù)研究人員的計算,在理想條件下,太陽能發(fā)電場每平方米可輸出50瓦的功率——在開放、干旱的環(huán)境里,許多太陽能發(fā)電場總體上可提高約12%的效率。
去年,斯坦福大學(xué)的研究人員也制造了一臺原型系統(tǒng),利用夜空和地球之間的熱失衡從紅外輻射中產(chǎn)生電能。
盡管距離實際應(yīng)用還有很長的路要走,但一旦實用化(目前Munday和他的同事們只開發(fā)出原型),這可能是一種相對便宜且清潔的能源,可以使太陽能電池24小時運(yùn)轉(zhuǎn)。
研究人員在論文中總結(jié)道:“深空空間提供了一個有趣的低溫散熱器般的環(huán)境,我們有機(jī)會通過巧妙利用輻射學(xué)、光學(xué)和材料科學(xué)發(fā)掘出其中蘊(yùn)藏的能源潛力。 ”
該研究已發(fā)表在ACS Photonics上。
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