（Gao 等人。ACS Photonics，2019）
将阳光转化为电能的太阳能电池是现代技术的一个辉煌部分，但事实证明，一个特定的方面是一个非常令人头疼的问题。它们的效率并不是很高——它们吸收的大部分阳光都以热量的形式损失了。
因此，商业太阳能电池板的平均效率为11% 至 22% 之间。现在，一款新设备可以将这一比例提高到 80%。
该设计基于单壁碳纳米管阵列，可重新捕获红外辐射的热光子（即太阳能电池损失的热量）。然后，该设备将能量以不同波长的光的形式发射出来，而这些能量又可以回收为电能。
“热光子只是从热体发出的光子，”莱斯大学工程师 Junichiro Kono 解释道。 “如果你用红外相机观察热的东西，你会看到它发光。相机正在捕捉这些热激发的光子。”
红外线辐射是阳光中携带热量的部分。它是肉眼看不见的，但与光、无线电波和 X 射线处于相同的电磁频谱。它是由你的炉子、篝火，甚至是你腿上咕噜咕噜叫的温暖的猫发出的。基本上，任何发出热量的东西都会发出红外线辐射。
“问题，”工程师 Gururaj Naik 说道，“热辐射是宽带的，而光到电的转换只有在发射处于窄带内时才有效。挑战是将宽带光子压缩到窄带中。”
他们的系统涉及密集排列的碳纳米管薄膜，该薄膜已由 Kono 及其同事开发2016年。
这些纳米管的特性之一是其中的电子只能沿一个方向传播。这会产生一种称为双曲色散的效应，即薄膜在一个方向上是金属导体，但在垂直于该方向上是绝缘体。
这意味着热光子几乎可以从任何地方进入……但它们只能以一种方式退出。这个挤压过程将热量转化为光；从那里，它可以转化为电力。
在该团队开发的概念验证设备中，碳薄膜可以承受高达 700 摄氏度（1,292 华氏度）的温度，但该材料能够承受更高的温度，高达 1,600 摄氏度（1,292 华氏度）。
然后，工程团队将他们的设备置于热源下以确认窄带输出。薄膜中的每个谐振腔都会减少热光子的波段，从而产生光。
研究的下一步将是使用光伏太阳能电池收集这些光并将其转换为电能以确认效率预测。
“通过将所有浪费的热能压缩到一个小的光谱区域，我们可以非常有效地将其转化为电能，”奈克说。
“理论上预测我们可以获得 80% 的效率。”
该研究发表于ACS光子学。
