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太陽能電池板是以太陽光直接發(fā)電的光電半導(dǎo)體薄片，只要滿足一定的光照即可將光能轉(zhuǎn)化為熱能。近日，斯坦福大學(xué)科學(xué)家們研發(fā)出一種新技術(shù)，該技術(shù)可使太陽能電池板在黑夜中產(chǎn)生電能。
根據(jù)發(fā)表在《應(yīng)用物理快報(bào)》上的論文介紹，它就像一個(gè)經(jīng)典的太陽能電池板，在白天將陽光轉(zhuǎn)化為電能。到了晚上，嵌入式熱電發(fā)電機(jī) （TEG） 則會(huì)“從光伏電池與周圍環(huán)境之間的溫差中獲取電能” 。
眾所周知，光子通過與物質(zhì)的分子碰撞后將動(dòng)能轉(zhuǎn)移到分子上，分子動(dòng)能升高開始發(fā)熱，因此除絕對(duì)零度外任何物體都會(huì)放射出紅外線，紅外線唯一能感覺存在的就是它的熱效應(yīng)，但這個(gè)過程絕不是單向的。
太陽輻射在白天將地球加熱，晚上被作為紅外光釋放出來，科學(xué)家們研發(fā)了一種紅外夜視鏡相同材料建造的熱輻射二極管，通過接收熱源輻射到較冷區(qū)域的熱能能量轉(zhuǎn)化為電能。
將功率轉(zhuǎn)換器從冷端換到熱端制作太陽能板，研究人員表示這是全世界首次實(shí)現(xiàn)這種技術(shù)，雖然在夜間只能產(chǎn)生約1/10的太陽能電池板的電量，但只要不斷改進(jìn)，未來或許可以創(chuàng)造出只依靠人體或動(dòng)物散發(fā)的熱量便可運(yùn)行的設(shè)備。
領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的斯坦福大學(xué)電氣工程師Shanhui Fan表示，他們?yōu)楣夥姵馗缴狭艘环N稱為熱電模塊的絕緣材料。這種材料就像一個(gè)水電站大壩，吸收熱流并從中產(chǎn)生能量。
該技術(shù)通過將白天的熱量捕獲到散熱器中來發(fā)揮作用。然后，當(dāng)這種能量自然地輻射回太空時(shí)，其中一些能量可以被TEG和一種可以捕獲熱波長(zhǎng)的獨(dú)特材料捕獲。
盡管取得了突破性進(jìn)展，但該技術(shù)仍然存在許多挑戰(zhàn)。首先，夜間產(chǎn)生的功率僅為50mW/平 ，而標(biāo)準(zhǔn)太陽能電池板約為1000W/平。其次，熱量會(huì)相對(duì)較快地冷卻下來，從而轉(zhuǎn)化為產(chǎn)生的電量衰減。
不過這項(xiàng)技術(shù)令人興奮，可能會(huì)用于低功率應(yīng)用或有可靠熱源的地方，比如點(diǎn)亮LED，或者為手機(jī)或傳感器充電。
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發(fā)表于 2023-6-1 14:34:08
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