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从周围环境中吸热 新奇纳米超材料助推太阳能电池革命

日期:2016-04-26

 

研究人员谢尔盖·克鲁克和材料结构示意图


  据澳大利亚国立大学(ANU)网站消息,该校和美国加州大学伯克利分校合作,开发出一种属性奇特的纳米超材料,该材料被加热时能以不同寻常的方式发光。这一成果有望推动太阳能电池产业的革命,带来能把辐射热转化成电能的热光伏电池,在黑暗中收集热量来发电。
  ANU物理与工程研究院的谢尔盖·克鲁克说,新的超材料克服了一些技术障碍,有助打开热光伏电池的潜能,预计能使热光伏电池的效率超过传统太阳能电池的两倍。
  热光伏电池产生电流不需要阳光直接照射,而是从周围环境中收集红外辐射形式的热。它们能回收利用发动机辐射的热,或与燃烧机结合按需发电。新型超材料有着纳米级的微结构,由黄金和氟化镁组成,能向特定方向发出辐射,还能改变形状发出特殊的光,而常规材料只能以全方位、广泛红外光波的形式发热。因此用这种材料制作匹配热光伏电池的发射器极为理想。
  该材料的非凡表现来自其新奇的物理属性,它的磁性呈双曲线形分布,表示电磁辐射以不同方向传播。天然材料如玻璃或水晶,辐射形状是简单的球形或椭球形,而超材料的辐射形式截然不同,这是由于材料与光磁元件之间有着极强的相互作用。
  克鲁克预测新材料会有这些令人惊奇的性质,他的团队与擅长制造这类材料的加州大学伯克利分校合作,利用前沿技术造出了这种材料,构成材料的基本单位还不到人头发截面的12000分之一。研究人员说,如果发射器和接收器的间距能达到纳米级,用这种超材料为基础造出的热光伏电池的效率还能进一步提高。在这种构造中,辐射热在二者之间传递的效率比传统材料要高10倍。
  相关论文发表在最近的《自然·通讯》杂志上。 (科技日报)

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