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夜間不再無用武之地,美科學(xué)家研制夜晚可發(fā)電太陽能板

:2022-12-13 :贊晨科技 :100000520

太陽能是近年備受矚目的再生能源技術(shù),通過一片片藍(lán)色太陽能電池將陽光轉(zhuǎn)換成電力,隨著技術(shù)成熟、成本下降,設(shè)備量也越來越多,只可惜這些發(fā)電的面板到了夜晚、遇到陰天就無能為力,毫無用處。


  雖然太陽能系統(tǒng)可以配備電池,把日間能量儲(chǔ)存下來供夜間使用,但成本還是比較高,對(duì)此,加州大學(xué)戴維斯分校團(tuán)隊(duì)想研發(fā)出截然不同的太陽能板,不僅白天可以發(fā)電,夜間也可以,讓太陽能板在夜晚不再無用武之地。


  根據(jù)團(tuán)隊(duì)發(fā)表在《ACS Photonics》的研究,如果說太陽能板是吸收并將陽光轉(zhuǎn)換成電力,那么這個(gè)「反?太陽能(anti-solar)」就是把地球當(dāng)成熱源、夜空做為散熱器,利用深空與輻射冷卻概念,研發(fā)散發(fā)長波輻射的熱輻射太陽光電(thermoradiative photovoltaics)。


  這種熱輻射電池會(huì)收集周圍的熱能和廢棄熱能,將部分熱量做為熱輻射傳遞到大氣中,通過此方法來發(fā)電。加州大學(xué)戴維斯分校電機(jī)工程系教授 Jeremy Munday 表示,不管是一般的太陽能,又或是熱輻射太陽光電,這兩種太陽能板都是種「熱機(jī)(heat engines)」。

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  一般的太陽能板是吸收陽光后,產(chǎn)生電壓形成電流,而反?太陽能雖然是太陽能板散發(fā)熱輻射、以相反的過程產(chǎn)生電壓和電流,但都會(huì)發(fā)電。Munday 表示,雖然新面板使用材料跟一般太陽能板不一樣,但原理是一樣的。


  目前主流太陽能板材料為硅晶,只能吸收近紅外光、可見光及紫外光,波長較長的紅外光則完全無法吸收,而現(xiàn)在團(tuán)隊(duì)則正持續(xù)研究可吸收長波長的汞合金(mercury alloys,汞齊)。后他們研發(fā)出理想狀態(tài)下,夜間發(fā)電量為每平方公尺 50W 的太陽能板,雖然發(fā)電量僅是傳統(tǒng)太陽能板白天時(shí)的四分之一,但仍代表太陽能板踏入新的領(lǐng)域,未來也將會(huì)繼續(xù)提升發(fā)電量和轉(zhuǎn)化效能。


  Munday 接受 CNN 采訪時(shí)指出,新型太陽能板也可以裝設(shè)在工廠,通過吸收廢熱來實(shí)現(xiàn)碳中和。


  而該團(tuán)隊(duì)也并非第 一個(gè)瞄準(zhǔn)輻射冷卻來發(fā)想的科學(xué)家,事實(shí)上過去就有科學(xué)家善加利用輻射冷卻效應(yīng),研發(fā)出建筑冷卻系統(tǒng)。2019 年 9 月,加州大學(xué)洛杉磯分校與斯坦福大學(xué)科學(xué)家也用相同原理研制出熱電設(shè)備,通過聚苯乙烯絕緣體、鍍鋁聚酯樹脂薄膜與黑色鋁制圓盤,善用材料里外溫差,將之轉(zhuǎn)換成電壓,新型熱電設(shè)備每平方米能產(chǎn)生 25 mW 的電力,也能點(diǎn)亮小型的 LED。 


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