科学家表示，太空的冰冻温度与地球相对温和的大气层之间存在着鲜明的对比，这种对比可以帮助发电——利用同样的技术光电子物理用于太阳能电池板。
与太阳能相比，它的明显区别在于它可以在夜间工作，这是一种潜在的可再生能源，可以全天候持续运行，无论天气条件如何。
太阳能电池板基本上是大型光电二极管 - 由半导体材料制成的设备，通过激发电子将来自太阳的光子（光粒子）转换为电能在硅等材料中。
在这个实验中，光电二极管“向后”工作：当光子以红外辐射（也称为热辐射）形式离开系统时，会产生少量能量。
显示电流在光电二极管中流动的两个方向的图表。 （Santhanam 和 Fan，Phys. Rev. B，2016 年）
通过这种方式，实验系统利用了研究人员所说的“负照明效应”，即热量从地球逃逸回太空时发出的辐射流。 新研究中解释的设置使用了红外半导体面向天空，将这种流动转化为电流。
“浩瀚的宇宙是一种热力学资源，”一位研究人员说范山辉，来自加州斯坦福大学。
“就光电物理学而言，收集传入辐射和收集传出辐射之间确实存在这种非常美丽的对称性。”
这是范去年参与的一个研究项目的一个有趣的后续项目：太阳能电池板可以捕捉阳光同时还允许多余的热量以红外辐射的形式逃逸到太空中。
研究人员表明，在这项新研究中，这种“从天空收集能量”的过程可以产生可测量的电力，尽管目前它距离高效到足以为我们的电网做出贡献还有很长的路要走。
在该团队的实验中，他们能够产生每平方米（10.8 平方英尺）64 纳瓦的电力——虽然只是涓涓细流，但仍然是一个令人惊叹的概念证明。 理论上，合适的材料和条件可以产生比这个多一百万倍的功率：每平方米 4 瓦。
“目前我们通过这个实验可以产生的电量远远低于理论极限，”团队成员之一说道，来自斯坦福大学的小野正史。
实验红外光电二极管设置示意图。 （小野雅史）
当你考虑到今天的太阳能电池板每平方米能够产生 100-200 瓦的电力时，这显然还远远落后。 不过，即使是最早的形式，它也可能有助于保持低功耗设备和机器在夜间运行：并非所有可再生能源设备都需要为城市供电。
现在研究人员已经证明这是可行的，挑战是提高实验装置的性能。 如果它继续显示出希望，同样的想法可以应用于从机械发出的废热中捕获能量。
“这种面向天空的二极管直接发电的演示以前从未有过报道，”研究人员解释道。他们发表的论文。
“我们的研究结果指出了一种在夜间直接利用外层空间的寒冷来收集能量的途径。”
该研究发表于应用物理快报。
