如果太陽(yáng)能電池在晚上工作呢?加州大學(xué)戴維斯分校(university of California, Davis)電子和計(jì)算機(jī)工程教授杰里米·芒迪(Jeremy Munday)說(shuō)，這不是開玩笑。事實(shí)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(jì)的光伏電池在晚上每平方米可以產(chǎn)生高達(dá)50瓦的電量，大約是白天常規(guī)太陽(yáng)能電池板的四分之一。封面故事發(fā)表在ACS光子學(xué)雜志的2020年1月號(hào)上。
蒙迪最近從馬里蘭大學(xué)加入了加州大學(xué)戴維斯分校，他正在開發(fā)這種夜間太陽(yáng)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(yáng)能電池發(fā)電蒙迪說(shuō)，這個(gè)過(guò)程類似于普通的太陽(yáng)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(yáng)能電池比太陽(yáng)溫度低，因此吸收陽(yáng)光。
太空很冷，所以如果你有一個(gè)溫暖的物體，把它指向天空，它就會(huì)向它輻射熱量。幾個(gè)世紀(jì)以來(lái)，這一原理一直用于夜間制冷。蒙迪說(shuō)，在過(guò)去的五年里，人們對(duì)那些可以在白天過(guò)濾陽(yáng)光或散發(fā)熱量的設(shè)備產(chǎn)生了濃厚的興趣。
電是通過(guò)冷卻產(chǎn)生的
還有一種叫做熱電池的設(shè)備，它通過(guò)向周圍環(huán)境輻射熱量來(lái)發(fā)電。研究人員已經(jīng)探索過(guò)利用它們來(lái)捕獲發(fā)動(dòng)機(jī)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(yáng)輻射產(chǎn)生的多余電子和空穴分別會(huì)流向n型和p型半導(dǎo)體上的觸點(diǎn)，在負(fù)載中產(chǎn)生負(fù)電用于發(fā)電。相比之下，在TR電池中，來(lái)自非輻射過(guò)程的電子以相反的方向流向孔，因此正電流將流過(guò)負(fù)載并產(chǎn)生電流。
“我們?cè)谙耄绻覀儼堰@些設(shè)備中的一個(gè)放在一個(gè)溫暖的地方，指向天空會(huì)怎么樣?”蒙迪說(shuō)。
這種發(fā)射熱量的電池指向夜空，發(fā)射出紅外線，因?yàn)樗鼈儽韧鈱涌臻g更熱。
“傳統(tǒng)的太陽(yáng)發(fā)電能電池通過(guò)吸收陽(yáng)光來(lái)發(fā)電，這就導(dǎo)致了設(shè)備兩端的電壓和電流通過(guò)。在這些新裝置中，光被發(fā)射出來(lái)，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(yáng)光直射。
由于新的太陽(yáng)能電池可能是24/7運(yùn)行，平衡電網(wǎng)在一個(gè)晝夜循環(huán)是一個(gè)有趣的選擇。
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