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新奇納米超材料助推太陽能電池革命

發布時間: 2016-04-20 09:34:00    來源: 科技日報
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[摘要]據澳大利亞國立大學(ANU)網站消息,該校和美國加州大學伯克利分校合作,開發出一種屬性奇特的納米超材料,該材料被加熱時能以不同尋常的方式發光。

 

 研究人員謝爾蓋·克魯克和材料結構示意圖。

  據澳大利亞國立大學(ANU)網站消息,該校和美國加州大學伯克利分校合作,開發出一種屬性奇特的納米超材料,該材料被加熱時能以不同尋常的方式發光。這一成果有望推動太陽能電池產業的革命,帶來能把輻射熱轉化成電能的熱光伏電池,在黑暗中收集熱量來發電。

  ANU物理與工程研究院的謝爾蓋·克魯克說,新的超材料克服了一些技術障礙,有助打開熱光伏電池的潛能,預計能使熱光伏電池的效率超過傳統太陽能電池的兩倍。

  熱光伏電池產生電流不需要陽光直接照射,而是從周圍環境中收集紅外輻射形式的熱。它們能回收利用發動機輻射的熱,或與燃燒機結合按需發電。新型超材料有著納米級的微結構,由黃金和氟化鎂組成,能向特定方向發出輻射,還能改變形狀發出特殊的光,而常規材料只能以全方位、廣泛紅外光波的形式發熱。因此用這種材料制作匹配熱光伏電池的發射器極為理想。

  該材料的非凡表現來自其新奇的物理屬性,它的磁性呈雙曲線形分布,表示電磁輻射以不同方向傳播。天然材料如玻璃或水晶,輻射形狀是簡單的球形或橢球形,而超材料的輻射形式截然不同,這是由于材料與光磁元件之間有著極強的相互作用。

  克魯克預測新材料會有這些令人驚奇的性質,他的團隊與擅長制造這類材料的加州大學伯克利分校合作,利用前沿技術造出了這種材料,構成材料的基本單位還不到人頭發截面的12000分之一。研究人員說,如果發射器和接收器的間距能達到納米級,用這種超材料為基礎造出的熱光伏電池的效率還能進一步提高。在這種構造中,輻射熱在二者之間傳遞的效率比傳統材料要高10倍。

  相關論文發表在最近的《自然·通訊》雜志上。

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