澳大利亚研发新形式太阳能电池　能晚上产生电力　突破传统产电局限

传统的太阳能技术吸收入射的太阳光来产生电压。虽然似乎很奇怪，但是有些材料却能够反向运行，当将热能辐射回寒冷的夜空时，能够产生能量。

▼▼▼科学家研发新形式太阳能发电，实现夜间也能产生电力的可能。▼▼▼

反道而行

一澳大利亚的工程师团队现在展示了该理论的实际应用，使用了普遍出现在夜视望远镜中的那种技术来产生能量。

目前，这个原型只产生了小量能量，且本身大概不太可能成为再生能源的可靠来源，但是若与现有的光伏科技做结合，它就可以利用、由发热了整整一天后冷却下来的太阳能电池所提供的小量能量。

新南威尔斯大学（University of New South Wales）的物理学家菲比·皮尔斯研究员（Phoebe Pearce）说：“直接将太阳光转成电力的光伏技术是一种人类所研发的人工过程，目的是将太阳能转成能量。从此意义上来说，热辐射过程是类似的：我们在将红外线中的能量，从温暖的地球转至寒冷的宇宙中。”

运作原理

借由将原子们摆放于任何受热而摇晃的材料中，你正在迫使它们的电子产生红外光型态的低能电磁辐射涟漪。尽管这道电子颤动可能蛮黯淡无光，但是它仍然有潜力来启动缓慢的电流。它所需的就是二极体，一种电子的单向交通讯号。

借由结合正确的元素，一个二极体能够随著其慢慢地散热至较凉的环境中，而推动电子往路上移动。在这个例子当中，二极体是由碲化汞镉（mercury cadmium telluride，MCT）所组成。由于 MCT 已经用于侦测红外线的设备中，因此我们非常了解，MCT 有能力吸收中长范围红外光、并将其转成电流。

目前情况

还没有完全清楚的是，这种特别的把戏能够如何有效率地被使用，来作为实际的能量来源。当被加热到摄氏 20 度时，其中一个进行测试的 MCT 光伏侦测器，产生了每平方公尺 2.26 毫瓦的能量密度。

虽然，就算提供了这样的能量，这还不够让冲早上咖啡的一壶水沸腾。这可能需要足以覆盖几个街区的 MCT 面板，才能完成这么一个小小的任务。但，有鉴于这项技术还在非常早期的阶段，那也真的不是重点；而且，这项技术有潜力在未来显著地发展。

研究的主要研究者奈德·艾金士-德克斯副教授（Ned Ekins-Daukes）说：“现在，我们所展示的热辐射二极体的功率相对非常低。其中一项实际的挑战是侦测它。但是理论上说，这项科技最终很有可能产生太阳能电池能量的约 1/10。”

未来展望

在这些各种效率之下，或许值得努力将 MCT 二极体编至更典型的光伏互联网中。如此一来，它们就能在太阳下山很久后，继续为电池充电。

该清楚说明的是，使用地球冷却来作为低能辐射来源，是工程师们已经有一段时间的想法了。不同的方法已经看见不同的结果，各自有它们自己的成本与益处。

不过，借由测试每一种方法的极限、以及微调它们的能力好吸收更多红外线带宽，我们可以得出一套技术，能够从几乎任何类型的废热中，榨取每一滴的能量。

艾金士-德克斯副教授说：“将来，这项科技可能有潜力获得该能量，并且移除掉在某些装置中摆设电池的必要性、或者能够帮忙重新充电。在这方面，传统太阳能不一定是可行的选择。”

参考资料：

McRae, M., (2022, May 18). New Kind of ‘Solar’ Cell Shows We Can Generate Electricity Even at Night. ScienceAlert

Nielsen, M. P. et al., (2022, May 9). Thermoradiative Power Conversion from HgCdTe Photodiodes and Their Current–Voltage Characteristics. ACS Photonics. doi.org/10.1021/acsphotonics.2c00223

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