MIT通过"热光伏发电"实现3.2%的转换效率,理论上可达到80%

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　　美国麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology，MIT)日前宣布，开发出了将太阳能转换成电力的新方法(英文发布资料、论文)。这是一种叫作热光伏(thermophotovoltaic：TPV)发电的技术。

　　TPV发电的设想是，将可见光等来自太阳的电磁波全部转换成热量，然后经由叫作“发射极”(Emitter)的固体元件将这些热量转换成特定波长的光，最后利用普通的太阳能电池接收这些光并转换成电力。作为提高太阳能电池发电效率的技术，有关方面正在研究只将紫外线和红外线转换成可见光的波长转换技术，TPV可说是其中的一种，不过TPV不同于其他技术的是，也对可见光进行波长转换。

　　现有的太阳能电池只能将支持太阳能电池带隙的特定波长附近的光能转换成电力。而TPV发电有望利用几乎所有的太阳光能，因此“在理想情况下，可实现80％以上的转换效率”(MIT)。

　　TPV发电的构想在10多年以前就有了，全球的相关研究机构都在进行研究。不过MIT称，“此前转换效率最高也只有1％左右”，而该校此次开发的新方法实现了3.2％的转换效率，是以往三倍多，找到了提高转换效率的途径，“通过技术改进，有望实现20％的转换效率”。

　　此前效率无法提高的原因在于，很难从处于热状态的电磁波中只获得特定波长的辐射。以前一直尝试采用部分稀土元素、特殊量子阱和光子晶体等构成发射极。

　　此次，MIT作为发射极使用了双层结构的材料，由多层碳纳米管(CNT)与采用Si/SiO2的一维光子晶体构成。多层CNT可高效率吸收光线和红外线。光子晶体起到的作用是通过特定波长释放CNT吸收的能量。

　　MIT试制的TPV发电用发射极的尺寸为1cm见方。按照750倍聚光镜的效果照射模拟太阳光，将发射极加热至962℃后，获得了3.2％的转换效率。
MIT预测，发射极的面积越大热损失就越小，转换效率也会提高。因此，MIT将在不久的将来制作10cm见方的发射极并验证其性能。

　　来自：日经电子