電池的發明於 1800年,但是至今為止,就算有太陽能電池的存在,在夜間的地球上約有多達7.5億人無法獲得電力。雖然太陽能電池可以在白天提供電力,但為以後使用保存能量則需要大量的電池儲存。

這個問題困擾至今,直到最近,這個領域的專業人士彷彿摸到了那一道光,一位來自史丹福大學的研究人員,在應用物理類國際頂級期刊《 Applied Physics Letters 》裡發了一篇文章,裡面提到了一種光伏電池,它可以白天和晚上都從環境中獲取能量並完全避免了對電池的依賴。

該設備主要是利用了從地球漏回太空的熱量,也就是地面輻射所產生的熱量而運行的,這個能量跟進入的太陽輻射處於同一級的能量。在夜晚太陽能電池是向天空輻射並失去熱量,然後達到低於環境空氣幾度的溫度。正在開發的設備,其運行原理則是依靠一個熱電模塊,它可以從電池和空氣之間的溫度梯度產生電壓和電流,這一過程取決於系統的熱設計,其中包括一個熱端和一個冷端。

研究該論文的 Sid Assawaworrarit 對此表示,你需要確保熱電組件跟冷側(即太陽能電池)和熱側(即環境)都有非常好的接觸,否則不可能從中獲得多少能量。

該團隊展示了他們的設備,在白天以及晚上的發電情況。在白天,設備反向運行並為傳統太陽能電池提供電力,而晚間就用熱輻射進行散熱。由於這裝置非常的簡單,在價格上是比較低廉,在資源有限的偏遠地區建造是可行的,在原則上是可以納入現有的太陽能電池中所使用的。

Zunaid Omair 說道「我們在這裡所做的是用現成的組件建造整個東西,有一個非常好的熱接觸,而整個裝置中最昂貴的東西是熱電本身。」

該裝置在夜間使用電力進行照明需要幾瓦特的功率。目前的裝置每平方米可產生50毫瓦(mW),這意味著照明將需要約20平方米的光電面積。研究論文作者 Shanhui Fan 說道。 「這些組件中沒有一個是專門為此目的而設計的,因此,我認為還有改進的空間,從這個意義上說,如果人們真的為了這個目的而去設計組件中的每一個零件,我認為性能可以表現更好」

也確實有一定的道理,什麼都不做的話,還能在哪裡指望前路,研究團隊將對該設備的隔熱和熱電組件進行改變,眼下,他們正在探索對太陽能電池本身的工程改進以在不影響其太陽能收集能力的情況下提高輻射冷卻性能。真能跨出那一步的話,就是造福人類了。

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