传统的太阳能技术吸收入射的阳光来产生电压。看起来很奇怪,一些材料能够反向运行,当它们将热量辐射回寒冷的夜空时产生电力。
澳大利亚的一个工程师团队现在已经用夜视镜中常见的技术来发电,证明了这一理论的实际应用。
到目前为止,该原型机仅产生少量电力,并且本身不太可能成为具有竞争力的可再生能源,但与现有的光伏技术相结合,它可以利用由经过一整天炎热的工作后太阳能电池冷却。
“光伏发电,即直接将阳光转化为电能,是人类为了将太阳能转化为电能而开发的一种人工过程,”说菲比·皮尔斯 (Phoebe Pearce),新南威尔士大学物理学家。
“从这个意义上说,热辐射过程是相似的;我们正在将红外线中流动的能量从温暖的地球转移到寒冷的宇宙中。”
通过让任何材料中的原子随着热量而摇动,你可以迫使它们的电子以红外光的形式产生低能电磁辐射波纹。
尽管这种电子振动可能乏善可陈,但它仍然有可能引发缓慢的电流。所需要的只是一种称为二极管的单向电子交通信号。
二极管由正确的元素组合制成,当它慢慢地将热量散失到较冷的环境时,它可以将电子沿着街道移动。
在这种情况下,二极管由碲化汞镉(MCT)。 MCT 已用于检测红外光的设备,其吸收中长程红外光并将其转化为电流的能力已广为人知。
目前尚不完全清楚的是如何将这一特殊技巧有效地用作实际电源。
升温至 20 摄氏度左右(接近 70 华氏度),测试之一MCT光伏探测器产生的功率密度为每平方米2.26毫瓦。
当然,早上烧一壶水还不够。对于这项小任务,您可能需要足够的 MCT 面板来覆盖几个城市街区。
但这也不是真正的重点,因为该领域仍处于早期阶段,而且该技术未来还有进一步发展的潜力。
“目前,我们对热辐射二极管进行的演示的功率相对非常低。挑战之一是实际检测它,”说该研究的首席研究员 Ned Ekins-Daukes。
“但理论表明,这项技术最终有可能产生太阳能电池约 1/10 的功率。”
在这种效率下,将 MCT 二极管编织到更典型的光伏网络中可能是值得的,这样它们就能在太阳落山后很长时间内继续为电池充电。
需要明确的是,使用的想法行星冷却作为一个来源低能辐射是工程师们一直在研究的问题之一现在有趣了一段时间。不同的方法有不同的结果,都有各自的成本和收益。
然而,通过测试每种技术的极限并微调它们吸收更多红外带宽的能力,我们可以想出一套能够从几乎任何类型的废热中榨取每一滴能量的技术。
“最终,这项技术可能会收集这些能量,并消除某些设备对电池的需求,或者帮助它们充电,”说艾金斯-道克斯。
“传统太阳能不一定是可行的选择。”
这项研究发表于ACS光子学。