理论上最优的反太阳能电池设计

反太阳能电池,阴影能量发生器……类似的概念已经在新鲜事里出现多次了。这种技术不像普通的太阳能电池板那样吸收太阳光并将其转换为电能,而是逆向操作。

在夜晚,当太阳能电池板无法收集到热量时,我们仍可以利用热量。通过将温暖的面板指向空间中的冷槽,热量会向外辐射出不可见的红外光。

这就是所谓的辐射冷却,如果得以利用,就可以在夜间获得廉价的城市照亮。把白天的太阳能存储起来,留到晚上利用,则是相对昂贵的技术,因此直接产生夜间电力可以帮助减轻负荷。

斯坦福大学的科学家们使用热电发电机的热力学模型,已经研究出一种概念屋顶,理论上每平方米制造2.2瓦特的功率。

相比同赛道的竞品,这一特殊设计可以产生120倍的能量。实际上,它几乎可与卡诺热机的性能相提并论,后者是“完美”发动机的理论热力学极限。

这组作者写道:“这一结果大大高于先前的报道,并显示了夜间收集电能的潜在适用性。”

基于与热电发电机结合并优化辐射冷却的现有技术,使用基于现实生活参数的计算机模型,作者模拟测试了他们的优化设计。他们声称,屋顶电池的大小在热量损失和热电转换之间实现了最佳平衡。

斯坦福大学的电气工程师范玲玲(音)说:“我们正在努力开发高性能,可持续的照明设备,为所有人(包括发展中国家和农村地区的人们)提供可靠且可持续的低成本照明能源。模块化能源还可以为各种应用中的离网传感器供电,并将其用于将汽车产生的余热转化为可用功率。”

当然,实际应用尚未实现。作者们承认,尽管他们夜间发电的技术示范“显著”,但仍不足以实现上述诸多愿景。仍需要不断地探索。

研究发表在《光学快报》上。

原文:https://www.sciencealert.com/an-off-grid-anti-solar-panel-could-one-day-produce-energy-even-at-night

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