夜間不再無用武之地,美科學家研製夜晚可發電太陽能板

作者 | 發布日期 2020 年 02 月 10 日 16:01 | 分類 太陽能 , 能源科技 follow us in feedly


太陽能為近年備受矚目的再生能源技術,透過一片片藍色太陽能電池將陽光轉換成電力,隨著技術成熟、成本下降,裝置量也愈來愈高,只可惜這些發電的面板到了夜晚、遇到陰天就無電可發,可說毫無用處。

雖然太陽能系統可以配備電池,把日間能量儲存下來供夜間使用,但成本還是比較高,對此,加州大學戴維斯分校團隊想研發出截然不同的太陽能板,不僅白天可以發電,夜間也可以,讓太陽能板在夜晚不再無用武之地。

根據團隊發表在《ACS Photonics》的研究,如果說太陽能板是吸收並將陽光轉換成電力,那麼這個「反‧太陽能(anti-solar)」就是把地球當成熱源、夜空做為散熱器,利用深空與輻射冷卻概念,研發散發長波輻射的熱輻射太陽光電(thermoradiative photovoltaics)。

這種熱輻射電池會收集周圍的熱能和廢棄熱能,將部分熱量做為熱輻射傳遞到大氣中,透過此方法來發電。加州大學戴維斯分校電機工程系教授 Jeremy Munday 表示,不管是一般的太陽能,又或是熱輻射太陽光電,這兩種太陽能板都是種「熱機(heat engines)」。

一般的太陽能板是吸收陽光後,產生電壓形成電流,而反‧太陽能雖然是太陽能板散發熱輻射、以相反的過程產生電壓和電流,但都會發電。Munday 表示,雖然新面板使用材料跟一般太陽能板不一樣,但原理是一樣的。

目前主流太陽能板材料為矽晶,只能吸收近紅外光、可見光及紫外光,波長較長的紅外光則完全無法吸收,而現在團隊則正持續研究可吸收長波長的汞合金(mercury alloys,汞齊)。最後他們研發出理想狀態下,夜間發電量為每平方公尺 50W 的太陽能板,雖然發電量僅是傳統太陽能板白天時的四分之一,但仍代表太陽能板踏入新的領域,未來也將會繼續提升發電量和轉化效能。

Munday 接受 CNN 採訪時指出,新型太陽能板也可以裝設在工廠,透過吸收廢熱來實現碳中和。

而該團隊也並非第一個瞄準輻射冷卻來發想的科學家,事實上過去就有科學家善加利用輻射冷卻效應,研發出建築冷卻系統。2019 年 9 月,加州大學洛杉磯分校與史丹佛大學科學家也用相同原理研製出熱電裝置,透過聚苯乙烯絕緣體、鍍鋁聚酯樹脂薄膜與黑色鋁製圓盤,善用材料裡外溫差,將之轉換成電壓,新型熱電裝置每平方公尺能產生 25 mW 的電力,也能點亮小型的 LED。

(首圖來源:加州大學戴維斯分校

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