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黑体辐射提高太阳能电池效率

发布时间:2020-06-30 18:36:52 阅读: 来源:硅酸铝设备厂家

黑体是一种理想化的材料,可以吸收照到它上面的所有辐射,在发出辐射时,材料在不同的温度会形成不同的极限,超材料作为一个特殊类型,报道很多,它们能表现出负折射率(negative refraction index),因为这一特点,它们可以使光线弯曲,绕过一个空间或物体,这就可以制成报道很多的“隐形斗篷”。但是,设计师的超材料很有潜力,远远超出可见光范围。他们可以定制,以各种精心调制的形式响应辐射,而且,要感谢杜克大学(Duke University)的研究小组,这些响应中的一种,会极大地冲击热光电(thermophotovoltaics)和其他能量转换技术。

这个研究小组已经证明,可以使用超材料设计发射“黑体”辐射(Blackbody Radiation),效率超越自然的极限,就是材料因温度影响而形成的极限。这意味着更好的能量转换效率,可用于一些产品,如光伏和可能的余热利用。

“黑体”(Blackbody)是一种理想化的材料,可以吸收照到它上面的所有辐射,无论波长是多少。它也会发出这些能量,这要依赖这种材料的温度。黑体在自然界并不存在,这很遗憾,因为它们确实有效率,原因是它们能达到一种平衡。射入的时候是电磁辐射,发出来就是热辐射,或“黑体辐射”。这是指理想的情况而言。

超材料发出的黑体辐射,来源:杜克大学

杜克大学的团队已经表明,使用超材料,也就是自然界找不到的人造材料,他们可以量身定制这种黑体辐射,这有各种方式,其中包括一些方式,可以改变一种材料天然具有的效率。换句话说,一种给定的材料可以发出的辐射有一个自然极限,这一极限取决于这种材料的温度。但杜克大学的团队已经表明,它的超材料发出辐射的效率,可以超越天然属性应能达到的极限。

新型超材料带来一些技术,可以利用工业生产过程或其他发热体的余热,具有前所未有的效率。或者,它们可以制成热光电电池,这种电池可以调整发射的光子,匹配电池上半导体的带隙(band gap),使能量转换具有更高的效率。

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