无太阳能光伏发电

无太阳能光伏发电是一种光伏技术,不需要太阳光发电。该技术由麻省理工学院的研究团队开发。光伏电池在特定波长下最有效地将光转换为电能。无太阳能光伏发电的表面经过精心设计,可将热能转换为特定波长。这提高了现有热光伏(TPV)系统的效率。

工作原理
这种材料的表面被数十亿纳米级的凹坑蚀刻,因此它以指定的波长发射波并抑制不需要的其他波长。当表面暴露于热能时,它以所需波长辐射光能。当施加辐射时,原子释放出自由电子,从而产生电能。

发展
使用放射性同位素的设备能够使用称为放射性衰变的过程不间断地发电长达30年。麻省理工学院的研究人员开发了另一种类似装置,该装置使用丁烷作为燃料来源。它具有按钮的大小,估计比类似尺寸的锂离子电池长三倍,并且具有在加油时立即充电的优点。 Thermo-photovoltaics是一种在20世纪60年代开发的技术,能够将热能转化为电能。先前已知太阳光对于光伏电池的运行不是绝对必要的。尽管性能比普通硅光伏电池好,但是在具有低带隙特征的光伏材料中没有有效利用红外辐射。利用热量的光伏发电的一个例子是光伏二极管,其由烃燃料热发射器发出的热量产生电能。

在无太阳能光伏发电中,上述热发射器经过精细调谐,可以发射光伏二极管可以利用的特定波长,同时可以阻止二极管无法使用的波长。这是通过在光子晶体上蚀刻纳米级像脊和孔的特征来实现的,以便可以改变穿过晶体的光。

操作
一块钨被用作热发射器,表面上有数十亿个纳米级凹坑,每个凹坑的作用就像一个谐振器。在加热时,特定波长由平板辐射,因为它产生改变的发射光谱。

应用
无太阳能光伏发电可应用于智能手机等电子设备。它的电流密度值能够在未来几年内增加三倍,因为它可以为智能手机供电超过20天而无需在两者之间充电。它还可以用于利用电视机等电器和手机等电子设备产生的余热。