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太陽能電池板是以太陽光直接發(fā)電的光電半導(dǎo)體薄片,,只要滿足一定的光照即可將光能轉(zhuǎn)化為熱能,。近日,斯坦福大學(xué)科學(xué)家們研發(fā)出一種新技術(shù),,該技術(shù)可使太陽能電池板在黑夜中產(chǎn)生電能,。
根據(jù)發(fā)表在《應(yīng)用物理快報》上的論文介紹,它就像一個經(jīng)典的太陽能電池板,,在白天將陽光轉(zhuǎn)化為電能,。到了晚上,嵌入式熱電發(fā)電機(jī) (TEG) 則會“從光伏電池與周圍環(huán)境之間的溫差中獲取電能” ,。
眾所周知,,光子通過與物質(zhì)的分子碰撞后將動能轉(zhuǎn)移到分子上,分子動能升高開始發(fā)熱,,因此除絕對零度外任何物體都會放射出紅外線,,紅外線唯一能感覺存在的就是它的熱效應(yīng),但這個過程絕不是單向的,。
太陽輻射在白天將地球加熱,,晚上被作為紅外光釋放出來,科學(xué)家們研發(fā)了一種紅外夜視鏡相同材料建造的熱輻射二極管,,通過接收熱源輻射到較冷區(qū)域的熱能能量轉(zhuǎn)化為電能,。
將功率轉(zhuǎn)換器從冷端換到熱端制作太陽能板,研究人員表示這是全世界首次實現(xiàn)這種技術(shù),,雖然在夜間只能產(chǎn)生約1/10的太陽能電池板的電量,,但只要不斷改進(jìn),未來或許可以創(chuàng)造出只依靠人體或動物散發(fā)的熱量便可運(yùn)行的設(shè)備,。
領(lǐng)導(dǎo)這項研究的斯坦福大學(xué)電氣工程師Shanhui Fan表示,,他們?yōu)楣夥姵馗缴狭艘环N稱為熱電模塊的絕緣材料。這種材料就像一個水電站大壩,,吸收熱流并從中產(chǎn)生能量,。
該技術(shù)通過將白天的熱量捕獲到散熱器中來發(fā)揮作用。然后,,當(dāng)這種能量自然地輻射回太空時,,其中一些能量可以被TEG和一種可以捕獲熱波長的獨(dú)特材料捕獲。
盡管取得了突破性進(jìn)展,,但該技術(shù)仍然存在許多挑戰(zhàn),。首先,夜間產(chǎn)生的功率僅為50mW/平 ,,而標(biāo)準(zhǔn)太陽能電池板約為1000W/平,。其次,熱量會相對較快地冷卻下來,從而轉(zhuǎn)化為產(chǎn)生的電量衰減,。
不過這項技術(shù)令人興奮,,可能會用于低功率應(yīng)用或有可靠熱源的地方,比如點(diǎn)亮LED,,或者為手機(jī)或傳感器充電,。
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