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夜间不再无用武之地,美科学家研制夜晚可发电太阳能板

:2022-12-13 :赞晨科技 :100000381

太阳能是近年备受瞩目的再生能源技术,通过一片片蓝色太阳能电池将阳光转换成电力,随着技术成熟、成本下降,设备量也越来越多,只可惜这些发电的面板到了夜晚、遇到阴天就无能为力,毫无用处。


  虽然太阳能系统可以配备电池,把日间能量储存下来供夜间使用,但成本还是比较高,对此,加州大学戴维斯分校团队想研发出截然不同的太阳能板,不仅白天可以发电,夜间也可以,让太阳能板在夜晚不再无用武之地。


  根据团队发表在《ACS Photonics》的研究,如果说太阳能板是吸收并将阳光转换成电力,那么这个「反‧太阳能(anti-solar)」就是把地球当成热源、夜空做为散热器,利用深空与辐射冷却概念,研发散发长波辐射的热辐射太阳光电(thermoradiative photovoltaics)。


  这种热辐射电池会收集周围的热能和废弃热能,将部分热量做为热辐射传递到大气中,通过此方法来发电。加州大学戴维斯分校电机工程系教授 Jeremy Munday 表示,不管是一般的太阳能,又或是热辐射太阳光电,这两种太阳能板都是种「热机(heat engines)」。

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  一般的太阳能板是吸收阳光后,产生电压形成电流,而反‧太阳能虽然是太阳能板散发热辐射、以相反的过程产生电压和电流,但都会发电。Munday 表示,虽然新面板使用材料跟一般太阳能板不一样,但原理是一样的。


  目前主流太阳能板材料为硅晶,只能吸收近红外光、可见光及紫外光,波长较长的红外光则完全无法吸收,而现在团队则正持续研究可吸收长波长的汞合金(mercury alloys,汞齐)。后他们研发出理想状态下,夜间发电量为每平方公尺 50W 的太阳能板,虽然发电量仅是传统太阳能板白天时的四分之一,但仍代表太阳能板踏入新的领域,未来也将会继续提升发电量和转化效能。


  Munday 接受 CNN 采访时指出,新型太阳能板也可以装设在工厂,通过吸收废热来实现碳中和。


  而该团队也并非第 一个瞄准辐射冷却来发想的科学家,事实上过去就有科学家善加利用辐射冷却效应,研发出建筑冷却系统。2019 年 9 月,加州大学洛杉矶分校与斯坦福大学科学家也用相同原理研制出热电设备,通过聚苯乙烯绝缘体、镀铝聚酯树脂薄膜与黑色铝制圆盘,善用材料里外温差,将之转换成电压,新型热电设备每平方米能产生 25 mW 的电力,也能点亮小型的 LED。 


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