新型熱光伏電池轉(zhuǎn)換效率大幅提高

據(jù)美國(guó)《大眾科學(xué)》網(wǎng)站報(bào)道,熱光伏系統(tǒng)(TPV)能將熱轉(zhuǎn)化為電,但其轉(zhuǎn)化效率一直比較低下。美國(guó)科學(xué)家研制出了一種新方法,對(duì)一塊鎢的表面進(jìn)行操作后,其釋放出的光波能被光電池最大限度地利用。并基于此思路研制出一種紐扣光電池,其能源轉(zhuǎn)化效率為同樣大小和重量鋰離子電池的4倍。相關(guān)研究發(fā)表在《物

  據(jù)美國(guó)《大眾科學(xué)》網(wǎng)站報(bào)道,熱光伏系統(tǒng)(TPV)能將熱轉(zhuǎn)化為電,但其轉(zhuǎn)化效率一直比較低下。美國(guó)科學(xué)家研制出了一種新方法,對(duì)一塊鎢的表面進(jìn)行操作后,其釋放出的光波能被光電池最大限度地利用。并基于此思路研制出一種紐扣光電池,其能源轉(zhuǎn)化效率為同樣大小和重量鋰離子電池的4倍。相關(guān)研究發(fā)表在《物理學(xué)評(píng)論A》雜志上。

  半個(gè)世紀(jì)前,科學(xué)家們就研制出了熱光伏系統(tǒng),這種系統(tǒng)讓一個(gè)光伏電池和任何熱源“聯(lián)姻”以加熱一種名為熱發(fā)射器的材料,隨后,熱發(fā)射器會(huì)朝光伏電池的二極管發(fā)射光和熱以產(chǎn)生電力。這種熱發(fā)射器發(fā)射的紅外線比太陽(yáng)光譜中的還要多。10年前問(wèn)世的低能帶隙光伏材料能比標(biāo)準(zhǔn)硅基光伏電池吸收更多紅外線輻射。但是,熱量浪費(fèi)一直很嚴(yán)重,使得這些設(shè)備的能效比較低。

  領(lǐng)導(dǎo)該研究的美國(guó)麻省理工學(xué)院軍用納米技術(shù)研究所(ISN)的工程師伊恩·塞蘭諾維茨表示,解決辦法是設(shè)計(jì)出一種新熱發(fā)射器,其僅僅發(fā)射出光伏電池的發(fā)光二極管能吸收、并能最大限度地將其轉(zhuǎn)化為電力的波長(zhǎng),同時(shí)抑制其他波長(zhǎng)。

  塞蘭諾維茨團(tuán)隊(duì)在鎢的表面蝕刻了數(shù)十億個(gè)納米大小的凹坑。當(dāng)鎢吸收熱量時(shí)——不管熱量來(lái)自于太陽(yáng)、碳?xì)淙剂、正在衰變的放射性同位素還是其他熱源——其會(huì)發(fā)出亮光,而且發(fā)射光譜不斷變化,因?yàn)槊總(gè)凹坑就像一個(gè)諧振器,能釋放出特定波長(zhǎng)的光波。



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