沒有太陽也行?反太陽能電池可以在晚上發電!

2020-11-22 遨遊世界科學

本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。

如果人類想要在所謂的「人類世界」中生存下去,我們就必須擺脫化石燃料和其他不可持續的方法,擴大我們在地球的存活方式。在人類近幾十年,大量的研究和開發正轉向「可再生能源」。「在正在開發的許多方法中,最大的有望繼承者一直是太陽能。

不幸的是,太陽能有很多缺點,比如它只能在白天使用,還有良好的天氣條件。然而,來自電子與應用物理研究所(IREAP)的研究人員進行的一項新研究表明,一種特殊的光伏電池可以在夜間發電。這些「反太陽能」電池可以徹底改變可再生能源,使其更加高效。

這項研究由特裡斯坦·德佩(Tristan Deppe)領導,他是加州大學戴維斯分校(University of California Davis)的研究生助理,專門從事可持續能源收集。加州大學戴維斯分校(University of California Davis)電子與計算機工程系教授傑裡米·芒迪(Jeremy Munday)最近加入了IREAP。這項研究已經提出立刻引起了軒然大波,毫無疑問,如果該項研究可以普及,將大大改變人類的現狀!

那麼這種新型電池和太陽能電池有什麼不同呢?

本質上,這種新型光伏電池的工作原理與普通太陽能電池完全相同,只是方向相反。在傳統的太陽能電池中,是通過一層基片(通常是矽)利用溫差吸收來自太陽的光並將其轉化為電荷。基本上,由於太陽能電池比它暴露在陽光下的溫度要低,因此它可以吸收太陽能來發電。

同樣,溫度高於周圍環境的物體會自然地向外散發熱量。幾個世紀以來,人類一直利用這一現象,比如在夜間將物體指向天空,以保持其溫度穩定。說到這裡,大部分人應該知道其中原理了,為了發電而這樣做的裝置就被稱為熱輻射電池。

Munday教授說,在過去的五年裡,人們對這些設備產生了濃厚的興趣,尤其是那些可以在白天過濾陽光或遠離太陽的設備。多年來,科學家們一直在研究這一概念的各種應用(如捕捉發動機廢熱)。

在他們的研究中,Munday教授和Deppe考慮了如何將這種設備也用作可再生能源。Munday教授最近在加州大學戴維斯分校的新聞發布會上解釋說,這個指向夜空的熱輻射細胞會發射紅外線,因為它比外太空更熱。

因此科學家表示,如果我們把這些設備中的一個放在一個溫暖的地方,並把它指向天空,因為一個普通的太陽能電池通過吸收陽光來發電,這會導致設備上出現電壓差,並使電流流動。在這些新設備中,光會發射出來,電流和電壓向著相反的方向,這樣就可以發電。當然,你必須使用不同的材料,但物理原理是一樣的。

如果採取措施阻擋陽光直射或使電池遠離陽光,同樣的裝置也能工作。因此,除了可以與傳統的光伏電池同時工作外,反太陽能電池還可以隨時發電。因此,這項技術可以通過在晝夜循環中平衡太陽能電網來克服太陽能的最大缺點之一。

也許我們根本就不需要等待天基太陽能電池陣列提供全天候的太陽能!

相關焦點

  • 新型「夜間太陽能電池板」 在晚上接受太空輻射熱量發電
    新型「夜間太陽能電池板」 在晚上接受太空輻射熱量發電北極星太陽能光伏網訊:由於明顯的原因,目前的太陽能電池無法在晚上工作。但是加州大學戴維斯分校的研究人員認為,他們可能已經提出了解決方案。這是一種允許專門設計的光伏電池即使在天黑時也能繼續發電的設備。
  • 藉由輻射熱能原理,加州大學研發能在「晚上」發電的太陽能電池!
    「太陽能」電池,顧名思義,是一種靠陽光發電的設備;然而加州大學的教授Jeremy Munday顛覆傳統認知,研發出一款能夠在「晚上」發電的太陽能電池。Munday將研究論文發布在ACS Photonics期刊上。
  • 發電與儲能一機搞定,科學家研發太陽能液流電池混合系統
    太陽能-電池儲能系統是當今滿常見的再生能源組合,我們可以運用鋰離子電池儲存太陽能多餘電力,達到穩定電網、削峰填谷功用,移轉白天太陽能電力到夜間使用,而現在太陽能也有另一個合作夥伴,美國威斯康辛大學麥迪遜分校組成的跨國團隊就研發出高效,且長時間儲存電力的太陽能液流電池混合系統。
  • 塔式熔鹽光熱電站,利用太陽能,即使在晚上,也可以發電
    最近兩年在國內興起了一種新型的發電方式,稱為光熱發電。其和光伏發電一樣,使用太陽能作為能量來源,但光熱發電有一個最大的優勢,就是即使雲朵遮住了太陽,或者在晚上的時候,它也能穩定的輸出電量。
  • 陰影發電?全新非典型太陽能板需要陰影才可以發電
    通常太陽能板上面不能有一絲一毫的陰影,只要一點點的樹蔭、砂石、建築物屏蔽就會影響太陽能板發電量,造成電池面板不匹配進而降低太陽能整體性能,最種有損業主收益,因此對於太陽能電廠來說,陰影越少越好。不過最近新加坡國立大學科學家扭轉人們對太陽能的想像,通過陰影效應發電(shadow-effect energy generator,SEG)概念,這片太陽能板不只需要日照,也要陰影相輔相成,因此若把這片太陽能板放在完全無屏蔽、日照豐富的空曠地點,它也不會發出任何的電,屏蔽部分光線才可以產生電能,當光影的對比愈高、電壓就愈大,發電量就愈高。
  • 半透明的鈣鈦礦太陽能電池,未來窗戶就可以發電
    目前常見的晶體矽太陽能板顏色為湛藍色,對於重視建築美學或是住家外觀的人來說,可能對在屋頂上放置太陽能板頗有意見,而新一代的透明太陽能板或許能解決這些問題,可以當座建築物的窗戶或是天窗,發電同時還能保有光線與視野,這種發明或許是個改變建築業、發電與城市面貌的改革者。
  • 太陽能電池如何發電?30秒讀懂太陽能汽車未來!
    太陽能電池是太陽能汽車的重要部件,也是決定太陽能汽車成為新能源汽車主流的關鍵,那麼太陽能電池是怎麼定義的?你對太陽能電池歷史知道多少?太陽能電池應用難在哪?貓哥為你展開深入分析:1、太陽能電池是什麼?太陽能電池又稱太陽能晶片,是一種利用太陽光直接發電的光電半導體薄片,它只要滿足一定照度條件下的光照到,瞬間就可輸出電壓及在有迴路的情況下產生電流,物理學上成為太陽能光伏,當前以光電效應工作的晶矽太陽能電池為主流,以光化學效應工作的的薄膜太陽能電池尚處萌芽階段。2、太陽能電池歷史知多少?
  • 矽太陽能電池的結構、發電原理及其應用前景
    太陽電池最早問世的是單晶矽太陽電池。矽是地球上極豐富的一種元素,幾乎遍地都有矽 的存在,可說是取之不盡,用矽來製造太陽電池,原料可謂不缺。但是提煉它卻不容易,所以人們在生產單晶矽太陽電池的同時,又研究了多晶矽太陽電池和非晶矽太陽電池,至今 商業規模生產的太陽電池, 還沒有跳出矽的系列。
  • 太陽能板發電計算相關問題_太陽能板能發多少電一天
    太陽能板發電計算相關問題 10千瓦太陽能發電一天能發多少電 10KW的太陽電池板理論值一個小時能發10度電。但是實際影響的因素很多,1,當天太陽充足陽光照射的時間,2,太陽能電池板的電還要經過逆變器的轉換成家用電200V才能用的,中間就有損耗了,一般是25%~30%的損耗。
  • 100W太陽能板實際發電效率,實操實測親身體驗!
    作為一名房車新手,對太陽能板發電,其實還挺新奇的。為我們的房車用電提供電力支持的太陽能板,一般安裝在房車車頂,經受日曬雨淋,可我們日常看不見它也摸不著它,對它是不是還挺好奇的? 所以,為滿足各位房車新手用戶的好奇心,小編帶大家親身體驗,太陽能板從拆箱到發電過程,並且實操實測體驗不同因素對太陽能板發電所產生的影響!
  • 光與影相輔相成,全新非典型太陽能板需要陰影才可以發電
    光影變化是攝影與建築設計重點,多樣與細膩的光影交織可以強調質感與空間感,而在新型太陽能板中,也是發電的重點要素,最近新加玻科學家打破過去大家對太陽能板的印象,唯有光與影同時出現,這座面板才能發電。通常太陽能板上面不能有一絲一毫的陰影,只要一點點的樹蔭、砂石、建築物屏蔽就會影響太陽能板發電量,造成電池面板不匹配進而降低太陽能整體性能,最種有損業主收益,因此對於太陽能電廠來說,陰影越少越好。
  • 以蔬果廚餘製成,綠色半透明太陽能板陰天也可以發電
    蔬果廚餘也可以製成太陽能板,不僅是比現在常見矽晶太陽能更加環保的再生能源解決方案,用途可能還更廣,這片神奇的回收再利用太陽能板還能吸收並轉換紫外線,讓太陽能板在陰天也能發電。
  • 太陽能板睡覺的正確姿勢
    換句話說,陽光普照的大晴天,就算偶然飄過的一朵雲都會給正在工作的太陽電池帶來很大的影響。加上雲層移動的不確定性,導致太陽電池的發電量也具有很大的不可預測性。(更不用說接連飄過好幾朵雲的情況了~ | 圖源:s7d2.scene7.com)既然陰天和多雲都會對太陽電池的發電效果產生那麼大的影響,那晚上太陽落山之後呢?僅靠著月球反射的那一丟丟光亮,那自然是發不了電的了。
  • 如何巧用太陽電池方位角和傾斜角增大光伏發電量?
    如何巧用太陽電池方位角和傾斜角增大光伏發電量? 太陽能是一種清潔能源,利用太陽光發電就是一種使用太陽能的方式。建設一個太陽能發電系統的成本較高,從我國現階段的太陽能發電成本來看,其花費在太陽電池組件的費用大約為40~50%。
  • 印度科學家新研究:讓太陽能電池在水下發電
    隨著技術的進步,如今太陽能板的應用範圍愈來愈廣,裝設地點已經不再局限於地面、屋頂,已拓展到水面,甚至手錶等可穿戴設備方面。近年來,水面型太陽能備受關注,而隨著各式各樣的水面太陽能板的大規模應用,研究人員開始嘗試讓光電技術潛入水下,如將太陽能板進泡在5%濃度的鹽水中,進行長達7天的研究測試,發電效率仍可維持在99.56%以上。太陽能朝水下發展確實進一步擴展了太陽能板的應用範圍。
  • 汙染可能導致太陽能電池板發電效率降低25%
    眾所周知太陽能電池板上的灰塵顆粒的沉積嚴重製約著光伏發電效率,此前我們已經看到了一些創新的解決方案,例如使用無人機技術來清潔太陽能板。不過這些汙染物對太陽能電池板的發電效率影響到底有多大呢?杜克大學的工程師與印度理工學院甘地分校的科學家合作試圖尋找出答案。
  • 太陽電池方陣的方位角與傾斜角
    太陽電池方陣的方位角與傾斜角目前建設一個太陽能發電系統的成本還是較高,從現階段的太陽能發電成本來看,其花費在太陽電池組件的費用大約為30~40%,因此,為了更加充分有效地利用太陽能,如何選取太陽電池方陣的方位角與傾斜角是一個十分重要的問題。1.
  • 「反太陽能」電池板可以在夜間提供能源,人類的能源將源源不絕
    【精品能源內容,點擊右上角加&39;】科學家們正在努力研製一種「反太陽能」電池,即使沒有太陽,這種電池可以在夜間收集能量這種技術不是像普通的太陽能電池板那樣吸收太陽光並將其轉化為電能,而是反向工作。在晚上,當太陽能電池板沒有吸收到的熱量時,仍然有我們可以利用的輸出熱量。通過將一塊暖氣板指向太空的冷阱,這種熱量開始以不可見的紅外光向外輻射。
  • 微生物燃料電池被塗「泥」可以高效發電
    這種生物膜或「泥」,塗在微生物燃料電池的碳電極上,也作為細菌的飼料,它們產生的電子傳遞到電極,就會產生電力。這種細菌通常見於地球上空30公裡處,已證實可以高效發電。微生物燃料電池可以把有機化合物直接轉換成電能,這需要催化氧化。
  • 太陽能電池發電系統的組成原理圖
    打開APP 太陽能電池發電系統的組成原理圖 佚名 發表於 2009-10-31 11:55:06 太陽能電池發電系統的組成原理圖