尽管太阳能电池板有助于收集清洁能源,但它们也存在局限。
阴天和夜幕降临会使它们部分或完全无法发挥作用。
不过,研究人员取得了一项突破,有望让太阳能电池板在夜间工作。
太阳能电池板是收集清洁能源的一种常见方式,但也有其局限。它们在明亮、直射的阳光下效果最好,因此阴天和雨天会降低能源转换效率。至于夜幕降临后,太阳能电池板无法在没有直射或间接阳光的情况下工作——至少目前如此。
一支研究团队的成员包括澳大利亚新南威尔士大学光伏与可再生能源工程学院的研究人员,以及新南威尔士大学悉尼分校和 ARC激子科学卓越中心的研究人员。他们在红外技术方面取得了一项突破,有望推动夜间也能工作的太阳能电池板的研发。
研究人员成功测试了一种名为热辐射二极管的装置,它可以将红外热能转化为电能。据研究人员介绍,热辐射二极管与夜视镜所用的技术类似。
“18世纪末至19世纪初,人们发现蒸汽机的效率取决于机器两端的温差,由此诞生了热力学这一领域。”激子科学卓越中心副研究员兼首席研究员尼古拉斯·埃金斯-道克斯在一份新闻稿中说。“同样的原理也适用于太阳能——太阳提供高温热源,而地球表面相对较冷的太阳能电池板则充当冷吸收体。这使电能得以产生。然而,当我们考虑地球向外太空发射红外辐射时,地球就成了相对温暖的物体,而浩瀚的太空则极其寒冷。根据同样的热力学原理,也可以利用这一温差发电:将红外光辐射到太空中。”
目前,测试中产生的能量与太阳能电池板的输出相比微乎其微,约为0.001%。但这项成果让人看到研发夜间也能发电的太阳能电池板的希望。目前,团队计划开展更多研究并建立行业合作关系。
“我们通常认为发光会消耗能量,但在中红外波段——我们所有人都在发出辐射能量——我们已经证明,可以从中提取电能,”埃金斯-道克斯说。“我们还没有找到能让热辐射二极管成为日常现实的神奇材料,但我们已经验证了这一原理,也期待未来几年能在此基础上取得多大进展。”
致力于研发全天候运行太阳能电池板的科学家不止他们。来自挪威的研究人员鲁内·斯特兰德贝格是最早探索这一可能性的人。目前,斯坦福大学的研究人员也在测试利用黑暗中热能的其他方法。


