如果太陽能電池在晚上工作呢?加州大學戴維斯分校(university of California, Davis)電子和計算機工程教授杰里米·芒迪(Jeremy Munday)說，這不是開玩笑。事實上，根據(jù)蒙迪和研究生特里斯坦·德佩(Tristan Deppe)撰寫的一篇概念論文，在理想的條件下，特別設(shè)計的光伏電池在晚上每平方米可以產(chǎn)生高達50瓦的電量，大約是白天常規(guī)太陽能電池板的四分之一。封面故事發(fā)表在ACS光子學雜志的2020年1月號上。
蒙迪最近從馬里蘭大學加入了加州大學戴維斯分校，他正在開發(fā)這種夜間太陽能電池的原型，這種電池可以產(chǎn)生少量的電能。研究人員希望提高設(shè)備的功率輸出和效率。
太陽能電池發(fā)電蒙迪說，這個過程類似于普通的太陽能電池，但恰恰相反。比周圍熱的物體以紅外線的形式輻射熱量。傳統(tǒng)的太陽能電池比太陽溫度低，因此吸收陽光。
太空很冷，所以如果你有一個溫暖的物體，把它指向天空，它就會向它輻射熱量。幾個世紀以來，這一原理一直用于夜間制冷。蒙迪說，在過去的五年里，人們對那些可以在白天過濾陽光或散發(fā)熱量的設(shè)備產(chǎn)生了濃厚的興趣。
電是通過冷卻產(chǎn)生的
還有一種叫做熱電池的設(shè)備，它通過向周圍環(huán)境輻射熱量來發(fā)電。研究人員已經(jīng)探索過利用它們來捕獲發(fā)動機的廢熱。
(a)光伏(PV)和(b)熱輻射(TR)電池的能帶圖和電流-電壓曲線。在光伏電池的情況下，太陽輻射產(chǎn)生的多余電子和空穴分別會流向n型和p型半導體上的觸點，在負載中產(chǎn)生負電用于發(fā)電。相比之下，在TR電池中，來自非輻射過程的電子以相反的方向流向孔，因此正電流將流過負載并產(chǎn)生電流。
“我們在想，如果我們把這些設(shè)備中的一個放在一個溫暖的地方，指向天空會怎么樣?”蒙迪說。
這種發(fā)射熱量的電池指向夜空，發(fā)射出紅外線，因為它們比外層空間更熱。
“傳統(tǒng)的太陽發(fā)電能電池通過吸收陽光來發(fā)電，這就導致了設(shè)備兩端的電壓和電流通過。在這些新裝置中，光被發(fā)射出來，電流和電壓向著相反的方向，但仍然產(chǎn)生能量。必須使用不同的材料，但物理原理是一樣的。”
該設(shè)備也可以在白天工作，如果采取措施阻止或阻擋陽光直射。
由于新的太陽能電池可能是24/7運行，平衡電網(wǎng)在一個晝夜循環(huán)是一個有趣的選擇。
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