最前線丨“夜間”太陽能發電首次被證實,發電量僅為太陽能板的十萬分之一

來源:36氪
發佈時間:2022-05-21
“夜間”太陽能發電首次被證實,距離大規模應用仍任重而道遠。

白天太陽源源不斷地為地球提供能量,而到了夜晚,地球則以紅外輻射的形式將熱量返還給寒冷的外太空。長期以來傳統的太陽能技術主要利用了前者,將白天的陽光轉化為電能。“夜間”太陽能發電僅僅停留在理論上。

最近澳大利亞新南威爾士大學光伏和可再生能源工程學院的兩位科學家研發出了一種新的設備,首次證明了夜間“太陽能”發電的可能,這項研究成果已經發表在《ACS 光子學》期刊上。

“夜間”太陽能技術的核心器件仍然是半導體的P-N結,但功能、工作原理和運作方向與傳統太陽能電池截然相反。通過接收從地球(或其他熱源)向上輻射到較冷區域的熱能,將跨越該溫差的能量流轉化為電動勢。

傳統太陽能發電和“夜間”太陽能的區別(圖片來自網路)

"發射式能量收集器"在理論上並非原創,2014 年就有科學家提出了這一理論,但這項最新研究首次證明了這一理論。

兩位科學家研發出了熱輻射二極體這種半導體設備,與夜視鏡中使用的材料成分類似,通過模擬夜間地球向太空輻射熱量,首次證明了這個過程中産生了可測量的功率。

這項技術的應用場景不僅限于在夜晚利用環境中的紅外輻射,未來可能有相當廣泛的用途。

任何在熱像儀下發光,即發出紅外輻射能量的物體或多或少都可以應用這項技術,包括從工業廢熱中獲取能量,甚至可能用於製作倣生設備,利用人體自身産生的熱量,為人工心臟等植入式設備供電。

長遠來看,這項技術可以幫助某些設備擺脫對電池的依賴,或者給電池充電。

不過這一技術尚處在初級階段,由於冷輻射發電能力比較有限,發電量僅僅為目前太陽能板的十萬分之一。

在溫差僅為12.5℃的情況下,每平方米的熱輻射電功率密度峰值僅為2.26毫瓦,估計輻射效率為1.8%。

不過研究者認為這項技術僅僅是個開始,未來發電能力可能得到提高。“夜間”太陽能發電技術的後續研發和優化還有很長的一段路要走,要想實現量産、降低這項技術的應用成本還需要時間,需要找到新的材料才能實現廣泛使用。

未來可能將光伏設備,或者今天廣泛使用的太陽能電池板和熱輻射二極體結合起來,用於“夜間太陽能”發電。

本文圖片來自:Open Photo 正版圖庫